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中国式育种 = 经验育种 育种值育种

 洋溢九洲 2024-04-03 发布于河南

经验育种是个很宽泛的说法,但仅凭经验二字,就已经确立了其重要性。

基于经验的一次杂交设计,凭经验在后代群体中选择预期单株,可以大致描述经验育种的工作模式,靠积累的经验,或者前辈传承的经验,推进育种进行。

配合力育种,要依照材料情况进行试验设计,采集必须的试验数据,即便是看不上的后代材料也要采集数据,这样保证试验数据的完整性,然后分析数据,依据试验结论,确定材料优劣。

无论是经验育种还是配合力育种其实都是为了选育出品种,可以看成是两种模式,不能简单把两种模式对立,而是要考虑如何有机融合,共同发力于育种事业。

1、经验育种高效,省钱,对材料的决选凭经验而来,而这样的经验本身就含有了试错的代价,错误的路就不要继续重复走了,所以经验育种省钱,所以经验育种高效。但要保证经验的可靠性。

2、以玉米为例,基因大概有5-6万个,育种性状多达几十甚至过百,这其实是经验覆盖不过来的,比如逆境育种,把材料放到逆境中选育,能够适应下来的材料,很多性状都会大致符合育种者的期望。这其实是一种育种策略。

3、“在过去 80年,玉米产量的持续高速度增长取决于自交系一般配合力的持续提高。”这样的事实,说明了在玉米育种中,采用一般配合力是可行可靠的,至少在美国是这样。在玉米育种中采用一般配合力,这也是一种育种策略。而且是数量遗传学给出的可靠策略,依据基因加性效应选择才是有效的育种选择。

4、一个人的精力是有限的,即便不计时间代价。不同性状间很多是对立而共存的,比如,育种目标A:矮杆还要高产,育种目标B:生育期要缩短,产量还不能降低。经验育种单独解决一个问题,两个问题,估计问题不大,如果这样的问题,有更多需要同时解决,比如高产还要抗病,高产还要抗倒伏,等等,这是更适合用数学解决的问题。

4、株型育种也是一种育种策略,当年行得通,如今效果就没有那么明显了。逆境育种,株型育种后,一定还会出现新的育种策略,这样的育种策略,核心思想是把复杂的育种问题简单化。但是,是不是要做这样的思考,类似这样的育种策略,仅是筛选了适合这个策略的玉米材料,不适合这个策略的材料,不见得不是好材料。当采用逆境育种,株型育种后,就已经决定了理想品种,对玉米而言,

完全有可能存在比你认为的理想品种更好的品种,但是策略决定了结果。

5、在单一性状上使用经验育种,在多性状,综合性状上,用育种值(一般配合力)把握育种方向,这应该是一个不错的育种策略,比如自交系产量性状,用育种值。

6、一定要重视数学在育种中的作用,无论你喜欢不喜欢,擅长不擅长,解决自然科学中的问题,数学是必备工具。

7、数量遗传学给出了基于基因加性效应选择才是有效育种选择的结论,依据数量遗传学的效应模型,能够解决育种选择问题,因为这就是一个数学问题。这个解决方案至少理论上是没有问题的,因为其立足基因效应,不存在像逆境育种、株型育种可能存在的策略自身局限。BLUP,GBLUP,ssGBLUP就是基于系谱,基于分子测序得到的更准确的亲缘关系,计算育种需要的更准确的基因加性效应。

8、观察数量遗传学的效应模型,结合具体计算过程来看,会发现,计算得到的基因的加性效应不仅是核基因的加性效应。

表现型值 = 基因型值 环境效应 随机误差

P = G E e

基因型值 = 加性效应 显性效应 上位性效应

G = A D I

采用亲子代回归,采用BLUP育种值,计算得到是亲代传递给子代的相似的部分。显性效应和上位性效应亲代不能传递给子代。从遗传学来说,除细胞核DNA外,还存在叶绿体DNA,线粒体DNA,存在细胞质遗传等等可能的遗传方式,数量遗传学的效应模型其实都包含这些可能性,至少从计算过程是这样的,而不是仅限于细胞核DNA上的基因。

9、育种是个系统工程,时间长,环节多,影响因素多,育种地块肥力不匀甚至都能影响出品种,越是这样,是不是越要考虑育种的核心是什么,越要明确这个核心,当然,所有的细节不能放松。

10、采用基因加性效应选择的育种策略,仅是众多策略中的一种策略。一般配合力(GCA),育种值(breeding value,BLUP(系谱),GBLUP(分子),GS(全基因组选择),都是围绕着基因加性效应选择的具体实现方式和方法。考虑系谱的配合力线性混合模型(Rex Bernardo 的BLUP配合力模型)出发点也是提升配合力计算的准确性,因为配合力效应≠基因加性效应,只能说是近似。

11、已有的育种策略轻易别改变,其实哪种策略都有希望育出品种。但是策略是有高下的,学习借鉴科学的策略很重要。美国玉米育种的策略就是基因加性效应选择的育种策略。

12、建议在植物育种领域采用育种值育种,就是以基因加性效应选择的育种策略,我国动物育种领域采用的BLUP育种值,就是这个策略。植物育种当下采用的一般配合力育种,跟育种值育种的区别,可以简单表述为,

育种值育种=(一般配合力 系谱),由于有额外的亲缘关系约束,才能获得准确的基因加性效应。

14、选育玉米自交系,或者类似小麦、水稻自花授粉作物育种,用经验育种 育种值育种。玉米育种用育种值,仅是把配合力计算替换成育种值计算,血缘模式,配合力把控方向,都不变;玉米育种后期配组合,建议不用算特殊配合力,其实没用,组合产量高不高是配出来,种出来的,不是算出来的。

下面是博思公司提供的针对性解决方案:

①我录制过配合力计算的免费视频教程,感兴趣的话,请到农博士官网查看。

②农博士试验设计及统计分析系统,里面有很多免费的功能可以使用。在线付费使用,一年仅需几百元,就可以计算配合力了。(Griffing 四种配合力设计,NCⅡ配合力,NCⅡ多性状)。想用配合力的用户可以考虑这款软件。

③农博士分子平台软件,提供基于传统系谱的BLUP分析和基于分子数据的ssGBLUP分析(一步法)。提供考虑系谱的配合力线性混合模型(Rex Bernardo 的BLUP配合力模型)分析功能。想用育种值育种的用户或者想用BLUP配合力模型的用户可以考虑这款软件。提供在线付费使用。

④农博士育种家软件,提供前述所有分析功能。

⑤《育种实用统计学》,自第13版开始付费阅读,欢迎购买,官网有第12pdf文件,免费下载。

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