单倍体育种和杂交育种年限解析.doc

单倍体育种和杂交育种年限解析
例题】：某植物品种是纯合体，生产上用种子繁殖，从播种到收获种子历时一年。现要利用该植物矮杆（aa）、不抗病（bb）和高杆（AA）、抗病（BB）品种，选育矮杆（aa）、抗病（BB）的新品种，两对基因独立遗传。请设计该植物品种间杂交育种程序和单倍体育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明，分析两种育种程序各自所需的年限。

【解析】：                        杂交育种程序：

第一种方案：

第一代  P    AABB×aabb       亲本（P）杂交，收获种子
                  ↓
第二代  F1      AaBb          种植F1代自交，收获种子
                    ↓                                       
种植F2代，选矮杆
第三代  F2 A_B_，A_bb， aaB_（1/3aaBB+2/3aaBb），aabb  　　 抗病（aaB_）自交，
                           ↓　                             统一收获各株种子   
                                                          统一播种所获种子，
第四代  F3    aaB_（3/5aaBB + 2/5aaBb），aabb          选矮杆抗病自交，
                   ↓                                 统一收获各株种子 
　           aaB_，　aabb      逐代选矮杆、抗病（aaB_）自交，
　　　　　　　 ↓               直至后代性状不分离，自交留种
第n+2代　Fn+1（２n-1）/（２n +1）aaBB + 2/（２n +1）aaBb
 n＝5时，第7代矮杆抗病（aaB_）植株中纯合体占（2n-1）/（2n+1）＝31/33=93.9％；n＝6时，第8代矮杆抗病（aaB_）植株中纯合体占96.9％。照此方案，生产上纯合体比例如果达到95%以上才可推广种植，选育植株、果实、种皮性状（如矮杆、抗病）至少需要完成8个世代，历时8年；如果选育种胚性状则只需完成7个世代，至少历时7年。

第二种方案：

第一代 P    AABB×aabb       亲本（P）杂交，收获种子
                  ↓
第二代 F1      AaBb          种植F1代自交，收获种子
                     ↓   
第三代  F2 A_B_，A_bb，aaB_，aabb     种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_）
                                        自交，分别收获各株种子 
           1/3aaBB            2/3aaBb                            
              ↓                 ↓
第四代  F3 1/3aaBB      1/2 aaB_，1/6aabb   分别播种各株种子，有的全部发育为
                                             矮杆、抗病植株（aaBB），自交留种
   照此方案，如果选育植株、果实、种皮性状（如矮杆、抗病）至少需要完成四个世代，历时四年；如果选育种胚性状只需完成三个世代，至少历时三年。这样虽然比上一种方案时间大为缩短，但“分别收获各株种子”、“分别播种各株种子”的工作量极大，在育种实践中明显缺乏可操作性。

                                     单倍体育种程序：

第一代  P                AABB×aabb         亲本（P）杂交，收获种子
                             ↓
第二代  F1                 AaBb            种植F1代，取花药（花粉）离体培养
                             ↓
单倍体幼苗           AB， Ab， aB， ab 
                            ↓←秋水仙素处理
第三代  正常纯合植株   AABB，AAbb，aaBB，aabb 选矮杆抗病植株（aaBB），自交留种
    单倍体育种过程中，无论选育植株、果实、种皮性状还是种胚性状，只需三个世代，至多历时三年；在作物生长期长的地区，加之人工培养因素，单倍体育种的第二代和第三代甚至可在一年内完成。若此，整个育种过程只需两年。所以相对于常规的杂交育种而言，利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限。