1、 第十一章第十一章 、远缘杂交育种、远缘杂交育种 主讲教师：海棠主讲教师：海棠第一节、第一节、远缘杂交在育种工作中的意义远缘杂交在育种工作中的意义第二节、第二节、不可交配性的原因及克服的方法不可交配性的原因及克服的方法第三节、第三节、杂种不育的原因及克服方法杂种不育的原因及克服方法第一节、远缘杂交在育种工作中的意义远缘杂交在育种工作中的意义一、概念及其特点：一、概念及其特点：1、概念：、概念：远缘杂交：种及种以上分类单位植物之间的杂远缘杂交：种及种以上分类单位植物之间的杂交。交。远缘杂交杂种：远缘杂交所产生的后代远缘杂交杂种：远缘杂交所产生的后代.2、远缘杂交的范围：、远缘杂交的范围：同属异种
2、杂交同属异种杂交 例例:紫花苜蓿与黄花苜蓿紫花苜蓿与黄花苜蓿(种间杂交种间杂交)同科异属种杂交同科异属种杂交 豆科豆科-紫花苜蓿紫花苜蓿 扁蓿豆扁蓿豆异科异属种杂交异科异属种杂交 苜蓿属苜蓿属-草木犀属草木犀属 地理远缘杂交：在地理上远缘的种族，地理远缘杂交：在地理上远缘的种族，不同生态类型和系统发育上长期隔离的植不同生态类型和系统发育上长期隔离的植物品种或种之间的杂交。物品种或种之间的杂交。包括：包括：种间杂交：种间杂交：如普通小麦如普通小麦硬粒小麦，陆地棉硬粒小麦，陆地棉海岛棉，海岛棉，甘蓝型油莱甘蓝型油莱白菜型油莱，栽培花生白菜型油莱，栽培花生野生花等；野生花等；属间杂交：属间杂交：如玉
3、米如玉米高梁高梁普通小麦普通小麦山羊草或偃麦草等等。山羊草或偃麦草等等。另外还有不同科、纲植物间杂交。难度大另外还有不同科、纲植物间杂交。难度大 亚种间的杂交亚种间的杂交（亚远缘杂交）（亚远缘杂交）：如籼稻：如籼稻粳稻等。粳稻等。3、特点：、特点：杂交交配不易成功。杂交交配不易成功。杂种易夭亡而且结实率很低，甚至完全不育。杂种易夭亡而且结实率很低，甚至完全不育。杂种后代出现强性分离，以及中间类型不易稳定。杂种后代出现强性分离，以及中间类型不易稳定。由于远缘杂交有上述三个特点，这就增加了远缘杂交育种由于远缘杂交有上述三个特点，这就增加了远缘杂交育种工作的复杂性和困难。因此，长期以来就限制了它的应
4、用。但工作的复杂性和困难。因此，长期以来就限制了它的应用。但是远缘杂交能把不同种、属植物的特性、特征综合在一起，创是远缘杂交能把不同种、属植物的特性、特征综合在一起，创造出广泛的变异，出现一些新的对生产有益的性状，从而创造造出广泛的变异，出现一些新的对生产有益的性状，从而创造出植物新品种、类型或品种。所以它也是育种工作的重要方法出植物新品种、类型或品种。所以它也是育种工作的重要方法之一，在育种实践上具有重要意义。之一，在育种实践上具有重要意义。二、远缘杂交在育种工作中的意义：二、远缘杂交在育种工作中的意义：1 1、通过远缘杂交，可以创造出新的种、类型和品种、通过远缘杂交，可以创造出新的种、类型
5、和品种(1)(1)紫花苜蓿与黄花苜蓿紫花苜蓿与黄花苜蓿(2)(2)杂交狼尾草杂交狼尾草(3)(3)野生的心叶烟草（野生的心叶烟草（2n=24,GG2n=24,GG）与普通烟草与普通烟草 （2n=48,TTSS2n=48,TTSS）F1F1（TSGTSG，加倍），加倍）异源六倍体新种（异源六倍体新种（2n=72,TTSSGG2n=72,TTSSGG）(4)小黑麦的育成：小黑麦的育成：普通小麦（普通小麦（AABBDDAABBDD）与黑麦（）与黑麦（RRRR）杂交，经）杂交，经F1染色体加染色体加倍育成八倍体小黑麦（倍育成八倍体小黑麦（AABBDDRR）；）；硬粒小麦（硬粒小麦（AABBAABB）与
6、黑麦（与黑麦（RRRR）杂交，经）杂交，经F1染色体加倍而成六倍体小黑麦染色体加倍而成六倍体小黑麦（AABBRR）；）；还有小麦与偃麦草合成的偃麦；小麦与山羊还有小麦与偃麦草合成的偃麦；小麦与山羊草合成的小山麦；草合成的小山麦；小麦与簇毛麦合成的小簇麦。小麦与簇毛麦合成的小簇麦。2、通过远缘杂交，可以提高品种的抗逆性、通过远缘杂交，可以提高品种的抗逆性例例:一年生蜗牛苜蓿杂交多年生紫花苜蓿一年生蜗牛苜蓿杂交多年生紫花苜蓿把一年生蜗牛苜蓿上的有能分泌黏液的腺毛转到紫花苜蓿上把一年生蜗牛苜蓿上的有能分泌黏液的腺毛转到紫花苜蓿上.主要是利用野生植物类型作为亲本之一。主要是利用野生植物类型作为亲本之一
7、。例如：现在人参病害较重，有七种主要病害，例如：现在人参病害较重，有七种主要病害，在通过杂交育种提高人参抗病性方面，人在通过杂交育种提高人参抗病性方面，人们就提出人参们就提出人参野山参。野山参。3、能体现较强的杂种优势，获得高产，优质的品种、能体现较强的杂种优势，获得高产，优质的品种 例如：海岛棉例如：海岛棉陆地棉陆地棉 F1代（生活力、抗性强，适应性好，早熟、高产）代（生活力、抗性强，适应性好，早熟、高产）皮棉产量皮棉产量陆地棉陆地棉 纤维长度纤维长度海岛棉海岛棉4、可以从杂种中选出雄性不育系（获得雄性不育系）、可以从杂种中选出雄性不育系（获得雄性不育系）远缘杂交后代远缘杂交后代完全不育，半
8、不育，这为我们寻找，培育不育系提供了条件。完全不育，半不育，这为我们寻找，培育不育系提供了条件。5、能阐明种属之间的亲缘关系和植物本身的系统发育、能阐明种属之间的亲缘关系和植物本身的系统发育 许多物种是通过天然的远缘杂交演化而来许多物种是通过天然的远缘杂交演化而来 如普通小麦（由二粒小麦与山羊草）如普通小麦（由二粒小麦与山羊草）可根据远缘杂交的可交配性、细胞遗传学（染色体配对）、可根据远缘杂交的可交配性、细胞遗传学（染色体配对）、DNA同源性、性状互补程度同源性、性状互补程度方面的研究，可判断物种的进化和确定物种间的亲缘关系，有助于进一步阐明某些物种方面的研究，可判断物种的进化和确定物种间的亲
9、缘关系，有助于进一步阐明某些物种类型形成与演变的规律。类型形成与演变的规律。6、创造异染色体系、创造异染色体系(见胶片见胶片)远缘杂通常引入全套的异源染色体组，因此往往带来不良性状。远缘杂通常引入全套的异源染色体组，因此往往带来不良性状。导入或置换某个异源染色体或染色体片段，创造异附加系、异替换系、导入或置换某个异源染色体或染色体片段，创造异附加系、异替换系、易位系等，更好地利用异源物种的有利性状，改良现有品种。易位系等，更好地利用异源物种的有利性状，改良现有品种。异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加数量不等的异源染色体。异附加系：在某物种染色体组的基础上，增加数量不等的异源染色体。为非整
10、倍体。为非整倍体。单体附加系：附加一条外源染色体的个体。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体。二体附加系：附加一对外源染色体的个体。双单体附加系：附加二条不同的染色体。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。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，不能用于生产，但可用于创造异替换系和易位系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陆地棉附加系第二节、第二节
11、、不可交配性的原因及克服的方法不可交配性的原因及克服的方法一、原因一、原因二、克服方法二、克服方法一、原因一、原因1、花期不迂；、花期不迂；开花时期不一致开花时期不一致.2、花粉不萌发；、花粉不萌发；3、花粉管不能伸入胚囊到达胚珠；、花粉管不能伸入胚囊到达胚珠；4、不能受精；、不能受精；5、胚胎不能发育或发育异常，中途夭亡；、胚胎不能发育或发育异常，中途夭亡；6、种子发芽后死亡；、种子发芽后死亡；二、克服方法二、克服方法1、正确选配亲本、正确选配亲本近缘属种；近缘属种；注意亲本染色体数（相等或母本多注意亲本染色体数（相等或母本多 为宜）为宜）正反交；正反交；利用多倍体。利用多倍体。2、混合授粉
12、和重复授粉、混合授粉和重复授粉3、预先无性接近法（嫁接）、预先无性接近法（嫁接）4、切割、移植柱头、切割、移植柱头5、媒介法、媒介法 例：蒙古矮生扁桃例：蒙古矮生扁桃山桃山桃 居间扁桃居间扁桃栽培桃（成功分布区向北移）栽培桃（成功分布区向北移）6、采用刺激素，如赤霉素、萘乙酸、采用刺激素，如赤霉素、萘乙酸 主要是强化花粉与花粉管的生长主要是强化花粉与花粉管的生长7、避免有性不亲和性、避免有性不亲和性原生质体融合（体细原生质体融合（体细胞杂交）胞杂交）第三节、第三节、杂种不育的原因及克服方法杂种不育的原因及克服方法一、杂种夭亡与不育的现象：一、杂种夭亡与不育的现象：二、原因：二、原因：三、克服方
13、法：三、克服方法：一、杂种夭亡与不育的现象：一、杂种夭亡与不育的现象：1、种子发育不全，不能发芽或发芽后某一阶段死亡、种子发育不全，不能发芽或发芽后某一阶段死亡2、发育畸形，生殖器官变态，花粉发育不全，不能、发育畸形，生殖器官变态，花粉发育不全，不能产生花粉；产生花粉；3、不能形成正常的配子，不能进行受精作用、不能形成正常的配子，不能进行受精作用4、可产生部分花粉，花粉也能发芽，但授精后不能、可产生部分花粉，花粉也能发芽，但授精后不能形成有生命力的合子形成有生命力的合子5、受精后形成的种子发育不全，有胚无胚乳，或有、受精后形成的种子发育不全，有胚无胚乳，或有胚乳无胚，胚胎在发育中死亡。胚乳无胚
14、，胚胎在发育中死亡。二、原因：二、原因：1、发现代谢方面的不相适应：、发现代谢方面的不相适应：2、染色体不育性：双亲的染色体在构造和数、染色体不育性：双亲的染色体在构造和数量方面彼此不相适应的结果破坏了繁殖器官内量方面彼此不相适应的结果破坏了繁殖器官内的细胞分裂过程和配子发生过程，造成不育。的细胞分裂过程和配子发生过程，造成不育。双亲的染色体组、染色体数目、结构、性状双亲的染色体组、染色体数目、结构、性状的差异的差异减数分减数分裂时不能正常联会，产生单价体、多价体、桥裂时不能正常联会，产生单价体、多价体、桥联等不良现象不育联等不良现象不育染色体组显然不同，染色体组显然不同，F1分裂不形成分裂不
15、形成不育不育主要原因分下列三种情况：主要原因分下列三种情况：染色体组相同，倍数性不同。染色体组相同，倍数性不同。如：普通大麦（如：普通大麦（HH，同源，同源2x）球基大麦（球基大麦（HHHH）714 21（HHH）不育）不育染色体组不同，倍数性相同：染色体组不同，倍数性相同：如：萝卜（如：萝卜（2n=18）甘兰（甘兰（2n=18）（n+n=9+9）不育不育染色体组不同，倍数性不同：染色体组不同，倍数性不同：如：老芒麦（如：老芒麦（SSHH）新麦草（新麦草（JJ）SHJ（2n=7+7+7）=213、染色体结构（随体、隘痕）不同、染色体结构（随体、隘痕）不同杂种不育杂种不育4、杂种减数分裂正常配对
16、，形成二价体，但杂、杂种减数分裂正常配对，形成二价体，但杂种还不育种还不育基因不育性基因不育性基因不育性：由单一基因或为数极有限的若干基因不育性：由单一基因或为数极有限的若干基因支配的结果，造成不育基因支配的结果，造成不育三、克服方法：三、克服方法：1、利用双二倍体：（异源多倍体）、利用双二倍体：（异源多倍体）小麦（小麦（2n=42）黑麦（黑麦（2n=14）加倍加倍 F1 21+7=28 56（八倍体，小黑麦）（八倍体，小黑麦）2、回交法：小麦、回交法：小麦黑麦黑麦 F1 小麦（得少量种子）小麦（得少量种子）3、胚培养：、胚培养：4、改善营养以及其它环境条件：、改善营养以及其它环境条件：第三节
17、、第三节、杂种后代的分离与选择杂种后代的分离与选择一、特点一、特点二、疯狂分离与返亲遗传二、疯狂分离与返亲遗传三、系统的程序与选择三、系统的程序与选择第三节、杂种后代的分离与选择一、特点一、特点1、杂种后代分离特点：、杂种后代分离特点：后代性状分离难于找到规律性后代性状分离难于找到规律性后代分离出的类型丰富、变异幅度大、并有向两亲后代分离出的类型丰富、变异幅度大、并有向两亲分化的倾向分化的倾向后代分离时间长、稳定慢后代分离时间长、稳定慢2、杂交后代的选择特点：、杂交后代的选择特点：杂种早代需种植较大群体杂种早代需种植较大群体低世代选择标准宜放宽低世代选择标准宜放宽灵活地应用选择方法灵活地应用选择方法二、疯狂分离与返亲遗传二、疯狂分离与返亲遗传疯狂分离疯狂分离回交与连续选择回交与连续选择返亲植株返亲植株淘汰淘汰三、系统的程序与选择三、系统的程序与选择 F5才能获得部分稳定系统，才能获得部分稳定系统，F6大部分系统稳定大部分系统稳定从从F2开始抓结实率，同时注意其它性如抽穗期、株高、开始抓结实率，同时注意其它性如抽穗期、株高、穗部性状及抗性的选择。穗部性状及抗性的选择。注意后代的培育条件：如土壤质地、肥力、灌溉条件注意后代的培育条件：如土壤质地、肥力、灌溉条件及栽培管理水平等。及栽培管理水平等。用挂图示程序用挂图示程序无性杂交育种无性杂交育种
