远缘杂交育种1

第七章远缘杂交育种

本章主要内容第一节远缘杂交的特点和意义第二节远缘杂交在育种工作中的应用第三节远缘杂交不易交配的原因及其克服方法第四节远缘杂种夭亡、不育及其克服方法第五节控制远缘杂种后代的分离与选择第六节远缘杂交育种的其他策略(自学)视频：远缘杂交1、什么是远缘杂交？2、为什么进行远缘杂交？3、远缘杂交的特点？4、远缘杂交不易成功及克服方法？5、克服杂种夭亡、不育的方法？6、控制远缘杂种后代的分离方法？第一节远缘杂交的特点

和意义远缘杂交

指不同种属或亲缘关系更远的物种间杂交。

纲纲目科种种属属目科一、远缘杂交及其特点种间杂交

普通小麦×硬粒小麦；陆地棉×海岛棉属间杂交

普通小麦×山羊草；玉米×高粱亚远缘杂交

：种内不同类型或亚种之间的杂交。籼稻×粳稻远缘杂交远缘杂交的特点:不亲合性，即交配不易成功；杂种易夭亡，结实率低或不育；杂种后代分离范围广，时间长，中间类型不宜稳定。二、远缘杂交的意义与作用是物种形成的重要途径，是生物进化的重要因素；是改良现有品种的重要途径之一；是研究物种演化的重要实验手段之一。普通小麦物种进化关系示意图

AABBWildwheatspeciesXABDoublegenomeAABBDD×ABDDoublegenomeAABBDDModernbreadwheatanallohexaploidT.searsii?T.monococcumT.turgidumEmmerwheatT.tauschiiT.aestivum第二节远缘杂交在育种工作中的应用一、人工合成新物种,扩大和丰富了育种的种质资源和遗传基础X？小麦黑麦小黑麦-人工合成的第一个新物种二、外源染色体导入1、异附加系普通小麦的黑麦附加系AABBDD+2(1R，2R，3R，4R，5R，6R，7R)AABBDD 1 2 3 4 5 6 7AABBDD 1 2 3 4 5 6 72RR荧光原位杂交鉴定异附加系

异附加系在一个物种正常染色体组的基因上添加另一个物种的一对或两对染色体而形成一种新类型。特点:

附加染色体带有许多优良基因，但不够稳定，生产上不能直接利用，但它是选育异代换系和易位系的重要亲本材料。异代换系是指某物种的一对或几对染色体被另一物种的一对或几对染色体代换后的新类型。特点：代换的染色体片段带有重要抗性基因,大多数作为育种材料,也有部分在生产上直接利用,生产实用性较大。2、异代换系和易位系AABBDD 1 2 3 4 5 6 7AABBDD2RR 1 2 3 4 5 6 7CompleteSubstituted(ReferencetoDgenome)易位系是指某物种的一段染色体被另一物种的一段染色体所代换后形成的新类型。三、外源染色体片段和基因导入1.改良栽培种的抗性(抗病虫和抗逆性)和适应性成功的例子：野生马铃薯X栽培马铃薯抗马铃薯晚疫病的新品种；普通小麦X二粒小麦希望（抗秆锈和叶锈）；普通小麦X黑麦洛夫林10号（抗三种锈病）；陆地棉X墨西哥野生种塔什干1、2、3号(高抗黄萎病)。2.改良栽培种品质：高粱×甘蔗育成的高粱蔗(粮糖双丰收)亩产子粒250-300公斤，茎秆含糖量10-13%，榨糖150-200公斤籼稻粳稻X小麦X黑麦四、创造雄性不育系和核质杂种，有效利用杂种优势♀西非高梁

ⅹ♂南非高梁迈罗S（RfRf）卡佛尔N（rfrf）F1可育S（Rfrf）自交

F2S（RfRf），S（Rfrf），S（rfrf）ⅹ卡佛尔N（rfrf）3可育：1不育

BC1ⅹ卡佛尔

S（rfrf）N（rfrf）（大部分不育）BC2ⅹ卡佛尔

S（rfrf）N（rfrf）（99%不育）BC4或BC5卡佛尔

3197A不育系3197B保持系

S（rfrf）

N（rfrf）杂交法选育不育系及保持系五、诱导产生单倍体普通大麦X球茎大麦普通大麦单倍体；普通小麦X球茎大麦普通小麦单倍体；？单倍体小麦课外阅读玉米花粉诱导小麦单倍体的原理和方法。第三节远缘杂交不易交配的原因及其克服方法一、远缘杂交的不易交配性被子植物花的基本结构双受精卵细胞（n）＋精核（n）极核（2n）＋精核（n）胚（2n）胚乳（3n）种子植物正常受精过程花柱花丝花药柱头卵细胞极核

子房胚珠远缘杂交不易交配的原因：1、花期不遇；

2、花器构造的隔离;3、生理差异的隔离；

4、双亲基因组成的差异；

二、克服远缘杂交不亲和性的方法1、调节花期，克服花期不遇；2、选配适当亲本；以栽培种为母本；以染色体数目多的物种做母本；以品种间杂种为母本；选花粉渗透性大和倍性低的物种作父本。3、采用特殊的授粉方式混合授粉；小麦X黑麦亚洲棉X陆地棉重复授粉；小麦X长穗偃麦草*提前或延迟授粉；小麦X黑麦射线或紫外线照射。4、染色体预先加倍法5、外源激素处理赤霉素（GA3）6、利用桥梁种和预先无性接近法桥染种法:栽培桃X

蒙古桃；小麦X黑麦预先无性接近法:果树，营养体嫁接，生理活动接近，有性杂交。7、植物组织培养柱头手术：剪短母本柱头、父本柱头移植到母本柱头。棉花子房受精：切除花柱，花粉撒在子房顶端的切面上。子房较大的植物离体授粉：切取花蕾，将雌蕊接种在无菌培养基上，进行人工授粉和培养试管受精：取出未受精的胚珠，在试管内离体人工培养，授粉。体细胞融合：烟草，原生质体融合，种间杂种第四节远缘杂种夭亡、不育及其克服方法一、远缘杂种的夭亡和不育性1、远缘杂种夭亡与不育现象受精成功之后与雌雄器官形成之间任何发育时期停止,受阻或异常。1）受精后幼胚不能发育或在种子发育过程中停止2）幼胚不完整或畸形；3）没有胚乳或极少胚乳；

4）胚与胚乳之间形成糊粉层类型细胞,妨碍营养物质从胚乳进入胚；5）种子皱缩,不能发芽或发芽后死亡；6）杂种植株在不同发育时期停止生长或中途死亡7）营养体繁茂发达,但不能形成结实器官；8）结实器官构造不正常、不育。2、远缘杂种夭亡、不育原因1)核质互作不平衡2)染色体不平衡3)基因不平衡4)组织不协调二、克服远缘杂种夭亡和不育的方法1、幼胚的离体培养大麦X小麦；小麦X滨草；玉米X甘蔗；棉花栽培种X野生种；甘蓝型油菜X芥菜型油菜等50多种植物的远缘杂交中成功。“保姆法”-Kruse（1973）幼胚的离体培养-“保姆法”2、杂种染色体加倍小麦X黑麦；小麦X滨草；黑麦X滨草；玉米X甘蔗；栽培棉X野生棉；甘蓝型油菜X白菜型油菜等的远缘杂交获得了可育的杂种后代。3、回交法雄配子败育，雌性配子少数正常，可以用亲本之一的正常雄配子对杂种授粉，可以得到少量回交杂种种子。小麦冰草F1全不育小麦XXBC1结实率达65.4%4、延长杂种的生育期嫁接法，特殊基因利用，广泛测交，选择合适亲本等。5、其它方法第五节远缘杂种后代的

分离与选择一、远缘杂交后代的分离疯狂分离且具有返祖现象普通小麦与长穗偃麦草的F1及F2代各类型穗远缘杂种后代分离的特点：分离规律不强；分离类型丰富，并有向两亲分化的倾向；分离时代长，稳定慢二、远缘杂种后代分离的控制1、杂种一代的染色体加倍2、回交3、诱导远缘杂种产生单倍体植株4、诱导产生附加系,代换系和易位系三、远缘杂种育种技术1、杂种早代（F2、