远缘杂交在育种上的应用.ppt

1、第十一章 远缘杂交在育种上的应用,远缘杂交（wide cross） ： 将植物分类学上用于不 同种、属或亲缘关系更远的物种间杂交。产生的后代为 远缘杂种。 远缘杂交分为： 种间杂交（interspecific hybridization）：普通小麦硬粒小麦 属间杂交（intergeneric hybridization）：玉米高粱 亚远缘杂交（sub-wide cross）：籼稻粳稻,一 远缘杂交的意义与作用,1 培育新品种和种质系 例：普通小麦俄罗斯的二粒小麦，获得著名品 种Hope和H44，免遭锈病的危害。 例： 普通燕麦野生燕麦，再用普通燕麦回 交 ，将野生燕麦的抗性基因转入栽培品 种中

2、。,2 创造新的物种 例：野生的心叶烟草（GG）普通烟草（TTSS），F1加倍，得到异源六倍体新种（TTSSGG）。 例：普通小麦黑麦 八倍体小黑麦 （AABBDDRR） 硬粒小麦黑麦 六倍体小黑麦 （AABBRR） 例：小山麦和小偃麦,3 创造异染色体系 通过远缘杂交，导入异源染色体或其片断，可创造出异附加系、异替换系和易位系。 如：小麦、黑麦、燕麦、山羊草、偃麦草等,4 诱导单倍体 远缘花粉在异种母本上有时能刺激母本的 卵细胞自行分裂，诱导孤雌生殖，产生母本单倍体 。,5 有效地利用杂种优势 核置换回交转育，获得雄性不育系。 直接利用杂种优势，如陆海杂交。 “双重杂种优势”,6 研究生物的

3、进化 远缘杂交是生物进化的一个重要因素，是物种形成的重要途径。远缘杂交可打破种（或科、属）之间的界限，使不同物种间的遗传物质进行交流或结合，将两个或多个物种经过长期进化积累起来的有益特性结合起来，再经过染色体组天然加倍和自然选择，形成生命力更强的新物种。,二 远缘杂交不亲和性及其克服方法,1 远缘杂交不亲和性及其原因 由于双亲的亲缘关系较远，遗传差异大，染色体数目、结构不同，生理上也常不协调，这些都会影响受精过程。,远缘杂交不亲合性的关键生殖隔离 具体原因： (1) 亲缘关系较远的双亲在结构上、生理上的差 异，不能完成正常的受精作用。 包括：柱头呼吸酶的活性、PH、花粉和柱头渗透 压的差异，以

4、及双亲花柱异长等差异。 例：亚洲棉雷蒙德氏棉。,（2）远缘杂交的不亲和性与双亲的基因组成有关 例：大多数小麦在5B和5A染色体上载有显性Kr1和Kr2基因，阻止了小麦与黑麦或球茎大麦的交配；“中国春”这两个位点上，分别载有kr1和kr2，因而易于与黑麦和球茎大麦杂交。 例：棉花上发现致死基因，如果双亲的致死基因配套时，杂交便不能成功。如戴维逊氏棉与异源四倍体种杂交。,2 克服远缘杂交不亲和性的方法,（1）亲本的选择与组配 a 栽培种和野生种杂交时，应以栽培种为母本。 例：小麦长穗偃麦草（达70%） 长穗偃麦草小麦（低于10%） b 在染色体数目不同的远缘杂交中，一般以染色体数目多的作母本。 例

5、：小麦黑麦（30.6%）；黑麦小麦（7.1%）,c 以杂种为母本 例：（302小麦碧玉麦）天蓝冰草 d 广泛测交，选择适当亲本组配，并注意细胞质的作用。 例：小麦长穗偃麦草 南特号无芒早粳,（2）染色体预先加倍法 先将的染色体数目少的亲本进行人工加倍后再进行杂交，可提高杂交的结实率。 例：将卵穗山羊草（ 2n=48 ）和黑麦（ 2n=14 ）杂交不易成功，先将黑麦进行人工加倍，再和卵穗山羊草杂交，显著地提高了结实率。,（3）桥梁（媒介）法 直接杂交不易成功时，寻找能分别与双亲杂交的第三种作物做媒介，使杂交获得成功； 例：有一农艺性状好的小麦与黑麦交配不易成功，可将该品种和中国春杂交，在 F1或

6、F2中选株再和黑麦进行杂交。,（4）采取特殊的授粉方式： a 混合授粉 原理：混合花粉避免柱头分泌抑制花粉萌发的物质；雌性器官难以识别其他花粉，而接受不亲合的花粉。 b 重复授粉： 母本柱头的成熟程度和生理状况在不同发育时期都有差异，故在不同发育时期进行重复授粉就可能遇到最有利受精的条件。,c 提前或延迟授粉 母本柱头对花粉的识别和选择能力，一般在未成熟和过度成熟时最低，此时授粉可能提高结实率。 d 射线处理法 例：用射线照射花粉或柱头，可克服番茄栽 培种和野生种间杂交的不亲合性。,（5）补施植物激素法 例：赤霉素、萘乙酸、吲哚乙酸等。 （6）植物组织培养 a 柱头手术：母本花柱切短；切取父本

7、柱头 移植到母本柱头上。 b 子房受精：花粉管直接使胚珠受精。 c 试管受精：胚珠在试管内进行培养。 d 体细胞融合,三 杂种夭亡、不育的原因及其克服方法,1 远缘杂种的夭亡和不育现象 受精后幼胚不发育或中途停止发育。 能形成幼胚，但幼胚不完整或畸形。 幼胚完整，但没有胚乳或极少胚乳；胚与胚乳均正常，但营养物质不能从胚乳进入胚。 胚、胚乳和子房组织间缺乏协调性，能形成皱缩的种子，但不能发芽或发芽后死亡。 F1 植株在不同发育时期出现生育停滞或死亡。 由于生育失调，营养体虽然生长繁茂，但不能形成生殖器官。 F1植株能形成生殖器官，但其构造、功能不正常，不能产生有生活力的雌、雄配子。,杂种夭亡与不

8、育原因： 根本原因遗传系统受到破坏 （1）核质互作不平衡 由于核质不协调，引起雄性不育或影响所需物质的合成，进而影响其生长发育。,S,S,S,雄性不育,雄性可育,雄性不育,核质互作不平衡,（2）染色体不平衡 由于双亲的染色体组、染色体数目、结构、性质等的差异，在减数分裂时不能进行同源染色体的配对、分离，因而不能形成有正常功能的配子而出现不育。 例：普通小麦（AABBDD，n=21）和二粒系小麦（AABB，n=14）杂交。,（3）基因不平衡 由于不同亲本染色体上所携带的基因或基因剂量的差异，影响个体生长发育所需物质的合成。比如，不同的物种 DNA 分子的大小不同，核苷酸排列顺序和结构不同，导致D

9、NA很难协调地共处于一个细胞中，以致遗传功能紊乱，不能合成正常的配子，使杂种夭亡和不育。,（4）组织不协调 胚、胚乳及母体组织（珠心、珠被等）间的生理代谢失调或发育不良，也会导致胚乳败育及杂种幼胚夭亡。 例：普通大麦黑麦 陆地棉亚洲棉,2 杂种夭亡、不育的克服方法 （1）幼胚的离体培养 目的是调整杂种胚发育的外界条件，改善胚、胚乳和母体组织间的生理不协调性，提高结实率。 “保姆法”培养：将杂种幼胚移植到另一发育正常的胚乳中进行培养。 例：Kruse对大麦种子的幼胚进行培养。,（2）杂种染色体加倍法 杂种染色体常常不能联会，通过加倍，可以恢复杂种的育性。 （3）利用回交法 远缘杂种产生的配子，并

10、不都是完全不育的。 例：小麦冰草，F1全不育，用普通小麦回交后，其结实率可达65.4%。,（4）延长杂种的生育期 延长生育期，可促使其生理机能逐步趋向协调，生殖机能及育性得到一定程度的恢复。 延长生育期的方法： 利用某些作物的多年生习性、采用无性繁殖法或人工控制温、光条件等。,（5）其他方法 嫁接法或利用特殊基因等。 例：把不育的马铃薯杂种嫁接在可育株上，能提 高其可育性。 例：小麦的5B缺体，可诱导染色体配对。,四 远缘杂交后代的分离与选择,1 远缘杂种后代性状分离的特点 （1） 分离无规律性 （2） 分离类型丰富，并有向两亲分化的倾向 例：普通小麦天兰偃麦草 （3） 分离世代长，稳定慢,2 远缘杂种后代分离的