Лекция 4 Внутривидовая гибридизация 1 в Понятие

Лекция 4 Внутривидовая гибридизация

1 в. Понятие о гибридизации и её задачи Задачи внутривидовой гибридизации: 1. Получение новых признаков и их комбинаций у гибридов 2. Получение трансгрессий 3. Получение эффекта гетерозиса

Получение новых комбинаций признаков ААbb х аа. ВВ F 1 Aa. Bb F 2 9: 3: 3: 1 1/16 ААBB 1/16 aabb Получение трансгрессий А 1 А 1 а 2 а 2 х а 1 а 1 А 2 А 2 F 1 А 1 а 1 А 2 а 2 F 2 1: 4: 6: 4: 1 1/16 А 1 А 1 А 2 А 2 – положительная трансгрессия 1/16 а 1 а 1 а 2 а 2 – отрицательная трансгрессия

Определение степени и частоты трансгрессий по методике Г. С. Воскресенской и В. П. Шпота Пг – максимальное значение признака у гибридов F 2 данной комбинации скрещивания; Пр – максимальное значение признака лучшего родительского компонента данной комбинации скрещивания; А – число гибридных растений, превышающих лучшего родителя по данному признаку; В – число проанализированных по данному признаку гибридных растений из комбинации.

Степень и частота трансгрессий по массе зерна с главного колоса в гибридных популяциях F 2 яровой мягкой пшеницы Сорт, аналог Лютесценс 78 Алтайская 92 Нива 2 Эритросп. 59 Терция БСК-21 (Lr 9) НС-888 (Lr 19) БСК-21 (Од-4) Среднее 1998 г. Тс 26, 3 -0, 7 -5, 6 9, 3 12, 5 5, 8 5, 2 5, 8 7, 3 Тч 2, 4 0, 7 0, 1 1, 4 1, 7 0, 6 1, 6 0, 8 1, 2 1999 г. Тс 13, 4 13, 2 3, 1 19, 6 9, 3 18, 6 5, 8 15, 6 12, 3 Тч 3, 0 1, 1 0, 2 1, 8 2, 0 1, 9 0, 5 1, 7 1, 5 Среднее Тс 19, 9 6, 3 -1, 3 14, 5 10, 9 12, 2 5, 5 10, 7 9, 8 Тч 2, 7 0, 9 0, 2 1, 6 1, 9 1, 3 1, 1 1, 3

Принципы подбора пар для скрещивания 1. Подбор пар на основе эколого-географических различий Суть принципа в том, в скрещивания вовлекаются сорта разных экотипов, сформировавшихся в различающихся природно-климатических зонах. При этом разобщённые между географически и экологически отдалёнными сортами и формами признаки и свойства объединяются в одном новом сорте в нужном их сочетании. Тулунская 12 (Бирюсинка х яровая форма сорта Безостая 1), Сибаковская 3 (Безостая 1 х Саратовская 29), Нива 2 (PS 360/76 (Румыния) х Иртышанка 10), Омская 18 (Омская 11 х Geines (США)), Эритроспермум 59 (Чайка х Иртышанка 10) и др.

2. Подбор пар на основе различий в элементах структуры урожая (принцип В. Е. Писарева) Линии и Вегета сорта ционны й период Урожай ность, ц/га Урожай ность, % Число колоско вв колосе Число зёрен в колоске Число зёрен в колосе Масса 1000 зёрен, г Новинка родите ль 99 16, 5 100, 0 14, 2 2, 04 29, 0 32, 0 13 гаммабетта родите ль 98 14, 8 89, 8 15, 0 2, 96 44, 4 23, 8 ГДС 12 – гибридн ый сорт 99 20, 5 123, 9 15, 0 2, 70 40, 1 30, 0

Суть принципа в том, что в скрещивания вовлекают сорта, различающиеся по выраженности отдельных элементов продуктивности растения.

3. Подбор на основе различий в продолжительности межфазных периодов Подбирая для скрещивания сорта с разной продолжительностью отдельных межфазных периодов, можно добиться сочетания наиболее коротких их них и создать скороспелый сорт. У одного сорта короткими должны быть одни фазы. У второго – другие. ААbb х aa. BB A - более продолжительный межфазный период всходы-кущение; a - короткий период всходы-кущение; B - более продолжительный период выход в трудкуколошение; b – короткий период от выхода в трудку до колошения.

F 1 Аа. Вb F 2 1/16 ааbb – короткие периоды от всходов до кущения и от выхода в трубку до колошения.

4. Подбор пар на основе различий в устойчивости к болезням и вредителям Подбираемые для скрещивания родительские формы должны вносить в гибридную популяцию вертикальную (расоспецифическую) и горизонтальную (полевую) устойчивость. Создаваемые на этой основе сорта с широким и высоким потенциалом устойчивости будут способны притивостоять возможно большему числу рас паразита в разнообразных экологических условиях и, следовательно смогут дольше сохранять свою устойчивость. Кроме того, одна из родительских форм должна обладать высокой устойчивостью во все фазы развития (на протяжении всего онтогенеза), а вторая – иметь среднюю устойчивость или слабую восприимчивость.

В качестве доноров устойчивости стремяться использовать сорта и формы, обладающие комплексным иммунитетом к ряду болезней в сочетании с другими ценными признаками. Для усиления устойчивости рекомендуется применять возвратное скрещивание гибридов F 1 с высокоустойчивым родительским сортом.

5. Подбор пар по результатам оценки комбинационной способности В гибридизацию вовлекаются родительские формы способные передавать гибридам высокую выраженность элементов продуктивности, т. е. имеющие высокую комбинационную способность. Комбинационная способность устанавливается в топкроссных, диаллельных скрещиваниях и с помощью поликроссов.

6. Подбор пар с помощью компьютерной техники В лаборатории селекции картофеля Сиб. НИИСХ разработана методика подбора пробных пар с помощью ЭВМ по комплексу признаков. Суть методики: для отбора лучших комбинаций применяется контрольная (минимальная) комбинация, определяющая по каждому признаку минимальное количество баллов, которое должны иметь в сумме обе родительские формы. Отбираются только те комбинации, показатели баллов которых (по каждому признаку) равны или превосходят соответствующие показатели контрольной комбинации. Лучшие комбинации отбираются с помощью компьютерной программы, позволяющей выбраковывать те комбинации, которые хотя бы по одному признаку имеют более низкие показатели, чем контрольная.

Характеристика трёх условных комбинаций в сравнении с контрольной, балл Комбина ция Признак Сумма баллов 1 2 … 14 15 А+Б 12 15 … 3 6 135 Б+Г 11 9 … 0 2 126 В+Е 10 12 … 1 0 114 Контро льная 6 11 … 0 0 93 Комбинация Б + Г не отвечает контрольной по признаку 2 и выбраковывается, несмотря на то, что по сумме баллов она превосходит последнюю.

Условия использования методики: 1. Скрещиваются сорта или гибриды, у которых в одинаковых условиях произрастания в течение не менее трёх лет изучены основные селектируемые признаки; 2. Все признаки выражены в унифицированной балльной системе, например, 9 -балльной шкале СЭВ. Принимается, что учитываемые признаки наследуются по аддитивному (промежуточному типу).

7. Подбор пар при решении специальных селекционных задач Примеры: При исправлении отдельных недостатков у сортов (восприимчивость к болезням, полегаемость, осыпаемость семян) в качестве отцовской формы используют донор соответствующего признака. Для переноса признака в генотип материнской формы проводят насыщающие скрещивания (беккроссы). При создании столовых сортов картофеля для раннего потребления, скрещивают родительские формы, различающиеся по динамике нарастания клубней.

Доноры и источники

Донор в селекции – сорта и линии с высокими показателями признака, которые могут сравнительно легко передать этот признак другим сортам и не передают с ним нежелательных признаков, от которых трудно или невозможно освободиться без одновременной утери последнего признака. Доноры – генетически изученные источники, которые: 1) Скрещиваются с улучшаемыми сортами и образуют жизнеспособное, высокофертильное потомство; 2) Достаточно универсальны, т. е. обеспечивают планируемый эффект в возможно большем числе гибридных комбинаций; 3) Не имеют существенных недостатков, тесно связанных с передаваемым признаком и снижающих урожай до экономически неприемлемого уровня.

Источник в селекции – выделенные по фенотипу формы с нужными селекционеру значениями какого -либо признака, принадлежащие к возделываемым или родственным им видам (родам) сельскохозяйственных растений.

Сортообразующая способность образца Страда Сибири ({[(Ранг х Гибрид 21) х Иртышанка 10] х (сложный гибрид к-54049 х Лютесценс 1633/з 617)}) Новосибирская 15 (((Безенчукская 98 х Иртышанка 10) х Тулунская 10) х Новосибирская 22). Омская 20 (Иртышанка 10 х (Грекум 114 х Кавказ)), Нива 2 (PS 360/76 (Румыния) х Иртышанка 10) Эритроспермум 59 (Чайка х Иртышанка 10)

Типы скрещивания Однократные 1. Простые парные 2. Реципрокные 3. Топкроссы 4. Поликроссы 5. Диаллельные скрещивания Многократные 1. Ступенчатые 2. Беккроссы 3. Конвергентные 4. Межгибридные 5. Тройные

1. Простые парные А х В, В х С, С х Д и т. д. Сибаковская 3 (Безостая 1 х Саратовская 29) Омский 9 (Усач х Тим) 2. Реципрокные Ах. В Вх. А

3. Топкроссы Матрица топкроссных скрещиваний озимых сортов мягкой пшеницы с яровыми* Материнские сорта Отцовские сорта Иртышанка Целинная Лютесценс 34 10 20 Мироновская 25 х х х Чайка Обрий Красноводопадская 210 Тезпишар х х х *х – знак скрещивания.

4. Поликроссы (А х (В + С + Д + Е +…)) Путем поликроссов создан, например, сорт клевера лугового Сиб. НИИК 10 (1993). При этом в скрещивания были вовлечены сорта: Дуванский местный, Уфимский местный, Стендский поздний и Печерский улучшенный.

5. Диаллельные скрещивания Матрица диаллельных скрещиваний Материнские формы Отцовские формы В С D Е х х B х - х х х C х х - х х D х х х - х E х х - A А

6. Возвратные скрещивания 1 -й год – А х В; 2 -й год – (А х В) х А; 3 -й год – [( А х В) х А] х А; 1 -й год – А х В; 2 -й год – самоопыление; 3 -й год – (А х В) х А; 4 -й год – самоопыление и т. д. Чернява 13 ((АНК 17 х Ом. СХИ 6), Омская 9 ((Безостая 1 х Саратовская 29))

7. Ступенчатые скрещивания [(А х В) х С] х Д (цитоплазма сорта А, а ядерных генов – 50% Д, 25% С, 12, 5% А и В соответственно) [(А х В) х (С х Д)] х Е Белотурка х Полтавка→Сарроза х Лютесценс 91→Альбидум 24 х Лютесценс 55/11→Саратовская 29 Алёна [(Ранняя роза х Катадин) х Камераз] х Зарево.

8. Конвергентные скрещивания 1 -й год – А х В; 2 -й год – (А х В) х А; 3 -й год – [( А х В) х А] х А А х С; (А х С) х А; [( А х С) х А] х А 4 -й год – {[( А х В) х А] х А} х {[( А х С) х А] х А} Терция (АНК-1 (красный цвет зерна – ген R 3 от Арин из ФРГ) х АНК-2 (иммунитет к бурой ржавчине – ген Lr. Tr от донора К-54049 из Австралии) х АНК-3 (иммунитет к мучнистой росе – ген Pm 4 b от Соло из ФРГ) х АНК-7 А (опушение листа – донор К-26011 из Китая)).

9. Межгибридные скрещивания 1 -й год (1 х 2); (3 х 4); (5 х 6); (7 х 8); 2 -й год (1 х 2) х (3 х 4); (5 х 6) х (7 х 8); 3 -й год [(1 х 2) х (3 х 4)] x [(5 х 6) х (7 х 8)]. Омский голозерный 1 (Голозерный х Омский 88) х (Голозерный х Омский 91)

10. Тройные скрещивания (А х В) х С Дуэт (Эритроспермум 59 х (Целинная 26 х АНК-102)) Иртыш 21 ((Мутика 611 х Мутика 570) х Скакун)

Методика и техника скрещивания колосьев.

Гибридизация овса

Гибридизация подсолнечника

Строение цветков и соцветия подсолнечника

Гибридизация картофеля

Созревание гибридных ягод картофеля

Гибридные ягоды с семенами

Строение цветка у зернобобовых культур

Гибридизация гороха

Гибридизация риса

Строение цветка риса

Гибридизация ячменя

Гибридизация кукурузы

Самоопыление кукурузы - сбор пыльцы

Опыление початка собранной пыльцой

Изоляция початка и сбор пыльцы для опыления

Методы удаления (стерилизации) пыльников 1) Механический (пинцетом, стрижка, иглой и др. ) 2) Химический (гаметоциды, например этрел) 3) Термический (горячая вода) 4) Электрический (прибор Родина-Смирнова)

Кастрация ржи методом стрижки. После выколашивания (за 3 -4 дня до цветения) цветковые чешуи вместе с находящимися между ними пыльниками состригают на ½-2/3. Оставшиеся части пыльников прекращают рост и усыхают без удаления. При ранней кастрации усыхают все пыльники независимо от погодных условий.

Методы опыления 1) Краснодарский метод 2) Камерный метод

3) Твел метод 4) Метод сближения 5) Свободное переопыление 6) Принудительный метод

Методы совмещения сроков цветения родительских форм 1) Посев в разные сроки (3 -5 сроков) 2) Осенний посев яровых или посев в теплице (при скрещивании яровых форм с озимыми) 3) Подкашивание 4) Гибридизация на питательных растворах в контролируемых условиях

Питомник гибридизации пшеницы Ом. ГАУ

Объём скрещиваний по различным культурам в Сиб. НИИС Культура Яровая мягкая пшеница Твёрдая пшеница Озимая рожь Ячмень Овёс Картофель Число комбинаций скрещивания, шт. Общее число получаемых гибридных семян, тыс. шт. 180– 200 40– 50 60– 70 30 и более 100– 150 80– 100 13– 86 16– 18 15– 18 8– 30 1, 6– 5 99– 316

Факторы от которых зависит число комбинаций для получения семян F 1 1) от особенностей строения генеративных органов и возможности осуществления скрещивания; 2) принципа подбора родительских пар; 3) комбинационной способности родителей; 4) наличия обслуживающего персонала при проведении скрещиваний; 5) селекционного учреждения и автора-селекционера (С. Бороевич, 1984).

Последствия скрещивания у самоопыляющихся культур X – доля гомозиготных растений; s – порядковый номер расщепляющегося поколения (F 2 – первое расщепляющееся поколение); n – число пар генов в гетерозиготном состоянии.

Расщепление межсортового гибрида мягкой пшеницы: 1 – материнский сорт; 2 – отцовский сорт; 3– 7 – гибриды второго поколения