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1、2023/8/2,河北北方学院,1,第八章 远缘杂交育种,2023/8/2,河北北方学院,2,第八章 远缘杂交育种,第一节 远缘杂交的意义和作用 第二节 远缘杂交的困难及其克服的方法第三节 远缘杂交育种的其他策略,2023/8/2,河北北方学院,3,一.远缘杂交的概念远缘杂交（wide cross）：不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间杂交。属间杂交（intergeneric hybridization）：玉米高粱；水稻玉米；小麦大麦；小麦黑麦,第一节 远缘杂交的意义和作用,种间杂交（interspecific hybridization）：陆地棉海岛棉；普通小麦硬粒小麦,亚种间杂交（亚远缘杂
2、交）（sub-wide cross）：籼稻梗稻,2023/8/2,河北北方学院,4,二.远缘杂交的意义和作用,1.培育新品种和种质系,普通小麦 小偃麦6号,中4、中5等材料具有小麦属内没有的黄矮病新抗源龙麦10号被加拿大国家黄矮病鉴定中心列为抗病对照,2023/8/2,河北北方学院,5,2.创造新物种,完全异源双二倍体：由双亲的全部染色体结合而成 八倍体小黑麦：AABBDDRR AABBDDRR 六倍体小黑麦：AABBRR AABBRR 六倍体烟草：野生的心叶烟草（2n=24,GG）与普通烟草（2n=48,TTSS）（2n=72,TTSSGG）,不完全异源双二倍体：由双亲的一部分染色体组结合而
3、成。八倍体小偃麦：AABBDDBBEEEEFFFF AABBDDEE小麦与山羊草合成的小山麦；小麦与簇毛麦合成的小簇麦,2023/8/2,河北北方学院,6,单体附加系：附加一条外源染色体的个体。二体附加系：附加一对外源染色体的个 双单体附加系：附加二条不同的染色体。特点：染色体数目不稳定，容易恢复到二倍体 育性减退 异源染色体可能伴有不良性状 不能用于生产，但可用于创造异替换系和易位系 普通小麦与其它很多不同属物种培育出附加系 陆地棉附加系,3.创造异染色体体系,异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加一对或两对其他物种的染色体，形成具有另一物种特性的新类型。,2023/8/2,河北北方学院,
4、7,附加系染色体鉴定,异附加系细胞学鉴定,2023/8/2,河北北方学院,8,代换系：某物种的一对和几对染色体，被另一物种的一对和几对染色体所取代，而形成的新类型来源：由附加系（2n+1）与单体（2n-1）杂交再自交得到特性：染色体数目未变 比相应的附加系稳定 有时可在生产上直接利用,2023/8/2,河北北方学院,9,易位系：某物种的一段染色体和另一物种相应的染色体片段发生交换，产生的新类型来源：异置换系、异附加系与栽培品种杂交、回交产生特点：导入有用基因的染色体片段、排除不利基因的染色体片段 细胞学和遗传学特性更稳定更平衡 可直接应用于生产,2023/8/2,河北北方学院,10,远缘杂交、
5、回交产生易位系,远缘杂交、回交产生易位系,2023/8/2,河北北方学院,11,易位系鉴定,2023/8/2,河北北方学院,12,普通大麦与球茎大麦杂交获得了大麦单倍体；普通小麦与球茎大麦杂交获得了小麦单倍体等 远缘杂交也是倍性育种的重要手段之一。,4、诱导单倍体,远缘花粉诱导孤雌生殖远缘杂种产生单倍体,2023/8/2,河北北方学院,13,5、创造雄性不育的新类型,利用远缘物种的细胞质差异发掘细胞质雄性不育系 如高梁不育系3197A，小麦T型不育系，水稻的“野败”和棉花哈克尼西胞质雄性不育系等，我国水稻红莲不育系为红芒野生稻 连塘早育成,6、改变现有品种性状，提高和改进品质 利用亚洲棉、瑟伯
6、氏棉和陆地棉三种杂交，所得的三元杂种(即ATH型)，再与陆地棉品种、品系多次回交后，培育出一系列具有高纤维强度的PD品种和种质系。,2023/8/2,河北北方学院,14,7、利用杂种优势：,（1）远缘、亚远缘杂交也可直接利用其杂种优势 如水稻的籼粳杂交和棉花的陆海杂交等。（2）体细胞杂交产生核质杂种两个不同亲本的原生质体融合形成异核体，异核体再生出细胞壁，在有丝分裂过程中发生核融合（体细胞杂交）核质杂种（质核来自不同物种），其基因之间的互作以及核质之间的互作均可产生一定的优势。这种“双重杂种优势”，可能是获得高产、优质新品种的一种新途径。,2023/8/2,河北北方学院,15,8、研究生物的亲
7、缘关系和进化,如普通小麦（由二粒小麦与山羊草）,2023/8/2,河北北方学院,16,第二节 远缘杂交的困难 及其克服的方法,一.远缘杂交不亲和性的原因及克服方法二.远缘杂种夭亡、不育原因及克服方法三.远缘杂种后代的分离与选择,2023/8/2,河北北方学院,17,远缘杂交的困难,远缘杂交特点（常常遇到的困难）：1.杂交不易成功（不可交配性、难配性、不亲和性）例：粳稻品种农垦58 高粱（四个品种混合花粉），共做357朵花，只得1粒F1种子，杂交成功率0.28%。2.杂种生活力弱，易夭亡3.杂种不育或育性很低，（难育性）。水稻稗草，F1结实率 5%。4.杂种后代性状分离范围大，时间长，不易稳定。
8、,2023/8/2,河北北方学院,18,一.杂交不亲和性的原因及克服的方法,1.现象：花粉不能在异源种属植物的柱头上萌发。花粉萌发，但花粉管不能伸入柱头。花粉管进入柱头，但生长缓慢，不能到达子房。花粉管到达子房，雌雄配子不能结合形成合子。配子受精不完全，如精子只和卵子结合而未与极核结合等。,2023/8/2,河北北方学院,19,1.花期不遇与花器构造的隔离 亚洲棉（短柱头）雷蒙德氏棉（长柱头），正交正常，反交失败 2.生理差异的隔离由于双亲遗传差异大，生理、生化状况的不同，可阻止外来花粉的萌发、花粉管的生长和受精作用。3.遗传上的差异：染色体数目，结构及基因组成的差异都可以导致不易交配 控制可
9、交配性基因：小麦在5B 和5A 染色体上分别载有显性的Kr1和Kr2基因，可阻止小麦与黑麦、小麦与球茎大麦的可交配性。基因互补的致死基因：戴维逊氏棉与所有异源四倍体种杂交时，与戴维逊氏棉上的致死基因Le2dav互补,2.远缘杂交不亲和性的原因,2023/8/2,河北北方学院,20,（1）注意选择亲本，确定适当母本（2）桥梁法(媒介法）（3）染色体预先加倍法（4）采用特殊的授粉方法（5）补施植物激素和某些化学药剂（6）生物技术,3.克服远缘杂交不亲和的方法,2023/8/2,河北北方学院,21,（1）注意选择亲本，确定适当母本 在栽培种与野生种杂交时，以栽培种为母本。在染色体数目不同时，以数目多
10、的作母本。以杂种作母本 广泛测交,2023/8/2,河北北方学院,22,（2）桥梁法(媒介法）和预先无性接近法 媒介法：如果两个种直接杂交有困难时，可先通过第三者作为桥梁，以亲本之一与桥梁品种杂交，将其杂种进行染色体加倍后，再和另一亲本进行杂交。预先无性接近法：将不易杂交的一个亲本的营养体嫁接到另一物种的植株上，使它们彼此的生理状况得到接近，然后再进行远缘杂交，易于得到种子（3）染色体预先加倍法 在远缘杂交前将亲本染色体加倍，能促进杂交成功。,2023/8/2,河北北方学院,23,桥梁法远缘杂交,桥梁,2023/8/2,河北北方学院,24,（4）采用特殊的授粉方法 用混合花粉授粉 重复授粉 提
11、前或延迟授粉 射线处理法,2023/8/2,河北北方学院,25,（5）理化因素处理（6）生物技术 柱头手术 子房受精 试管受精 体细胞融合,2023/8/2,河北北方学院,26,体细胞融合培育远缘杂种,2023/8/2,河北北方学院,27,二.杂种夭亡、不育的原因及克服的方法,1.远缘杂种夭亡和不育现象 2.杂种夭亡和不育的原因 3.克服杂种夭亡和不育的方法,2023/8/2,河北北方学院,28,1.远缘杂种夭亡和不育现象,（1）受精不完全，不能获得完整的杂交种子。幼胚畸形 幼胚完整，没有胚乳或胚乳很少。胚和胚乳之间形成一层糊粉层细胞，妨碍 胚乳的营养物质进入胚。,杂种夭亡指受精成功以后，杂种
12、幼胚、种子、幼苗或植株在发育过程中死亡。,2023/8/2,河北北方学院,29,1.远缘杂种夭亡和不育现象,（2）能得到皱缩的种子，但不发芽和发芽 后不同发育时期夭亡。（3）能长成植株，但不能受精结实，获得 杂种后代。不能形成结实器官 形成结实器官，不产生有生活力的 雌雄配子，即配子不育。,2023/8/2,河北北方学院,30,2.杂种夭亡和不育的原因,质核互作不平衡2.染色体不平衡3.基因不平衡 4、组织不协调,2023/8/2,河北北方学院,31,3.克服杂种夭亡和不育的方法,（1）利用化学药剂处理，促进幼胚发育（2）幼胚离体培养（3）杂种染色体加倍法（4）回交（5）延长杂种的生育期（6）
13、利用特殊基因（7）嫁接（8）广泛测交,2023/8/2,河北北方学院,32,三.远缘杂种后代的分离与选择,1.远缘杂种后代性状分离的特点2.对远缘杂种后代分离的控制3.远缘杂种后代处理的方法与选择特点,2023/8/2,河北北方学院,33,1.远缘杂种后代性状分离的特点,（1）分离强烈、复杂、无规律（2）分离类型丰富，有向两亲分化的倾向（3）分离世代长，稳定慢,2023/8/2,河北北方学院,34,2.对远缘杂种后代分离的控制,（1）杂种一代染色体加倍（2）回交（3）诱导杂种产生单倍体（4）诱导染色体易位,2023/8/2,河北北方学院,35,3.远缘杂种后代处理方法与选择特点,（1）F2、F
14、3群体要大（2）不宜在低世代淘汰组合（3）对低世代材料选择标准要宽（4）应用回交法或复交法进行再加工,2023/8/2,河北北方学院,36,第三节 远缘杂交育种的其他策略,（一）品系间杂交技术 从同一组合选育出的具有不同目的性状的品系进行互交。（二）外源染色体导入（三）染色体片段的转移技术（四）体细胞杂交技术的应用（五）外源DNA的直接导入技术,2023/8/2,河北北方学院,37,思考题,1.什么是远缘杂交？举例说明远缘杂交在作物育种中有何特殊作用。2.什么是异代换系、异附加系、易位系？3.远缘杂交会遇到哪些困难？4.产生远缘杂交难配性和难育性的主要原因有哪些？5.克服远缘亲本间不易交配成功的办法主要有哪些？,2023/8/2,河北北方学院,38,The end!,
