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1、第七章远缘杂交育种现在学习的是第1页，共50页教学的基本要求教学的基本要求（1）了解远缘杂交在育种上的应用价）了解远缘杂交在育种上的应用价值；值；（2）理解有关的概念；）理解有关的概念；（3）掌握远缘杂交育种的方法。）掌握远缘杂交育种的方法。现在学习的是第2页，共50页教学基本内容教学基本内容第一节第一节远缘杂交育种的重要性远缘杂交育种的重要性第二节第二节远缘杂交的困难及其克服方法远缘杂交的困难及其克服方法一、远缘杂交的不亲和性及其克服方法一、远缘杂交的不亲和性及其克服方法二、远缘杂种夭亡、不育及其克服方法二、远缘杂种夭亡、不育及其克服方法第三节、远缘杂种后代的分离与选择第三节、远缘杂种后代的
2、分离与选择一、远缘杂种后代性状分离的特点一、远缘杂种后代性状分离的特点二、远缘杂种后代分离的控制二、远缘杂种后代分离的控制三、远缘杂交育种技术三、远缘杂交育种技术现在学习的是第3页，共50页 通常将通常将植物分类学上不同种（植物分类学上不同种（species）、属）、属（genus）或亲缘关系更远的植物类型间所进行的）或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交称远缘杂交杂交称远缘杂交（wide cross 或或 distant hybridization），所产生的杂交种称），所产生的杂交种称远缘杂种远缘杂种。现在学习的是第4页，共50页 远缘杂交又可分为种间杂交、亚种远缘杂交又可分为种间杂交、亚
3、种间杂交、属间杂交、科间杂交甚至亲缘间杂交、属间杂交、科间杂交甚至亲缘关系更远的物种间的杂交，种内不同类关系更远的物种间的杂交，种内不同类型或亚种间杂交又称型或亚种间杂交又称亚远缘杂交亚远缘杂交。现在学习的是第5页，共50页第一节第一节远缘杂交育种的重要性远缘杂交育种的重要性现在学习的是第6页，共50页一、培育新品种和种质系一、培育新品种和种质系远缘杂交可以在一定程度上远缘杂交可以在一定程度上打破物种间的界打破物种间的界限，人为地促进不同物种间基因的渐渗和交流，限，人为地促进不同物种间基因的渐渗和交流，将异种（属）植物的有利性状引入栽培品种将异种（属）植物的有利性状引入栽培品种，从，从而把而把
4、不同生物中不同生物中所具有的独特的特征、特性结合所具有的独特的特征、特性结合于同一个个体，从而创造出新的品种，这是农作于同一个个体，从而创造出新的品种，这是农作物品种改良的重要途径之一。物品种改良的重要途径之一。现在学习的是第7页，共50页野生马铃薯（抗晚疫病）野生马铃薯（抗晚疫病）栽培种栽培种抗晚疫病的品种抗晚疫病的品种现在学习的是第8页，共50页普通小麦（普通小麦（2n=42）中间偃麦草（中间偃麦草（2n=42）F1（自交、自由授粉或回交）（自交、自由授粉或回交）-小麦类型小麦类型-小麦小麦-中间类型中间类型偏草类型（淘汰）偏草类型（淘汰）小偃小偃1号号新曙光新曙光6号号新曙光新曙光8号号
5、远中远中1异附加系异附加系龙麦龙麦1号号新曙光新曙光9号号远中远中2 龙麦龙麦2号号姊妹系姊妹系远中远中3异源非完全异源非完全龙麦龙麦3号号远中远中4双二倍体（双二倍体（2n=56）远中远中5 图图7-1普通小麦普通小麦中间偃麦草育种程序示意图中间偃麦草育种程序示意图现在学习的是第9页，共50页二、创造新作物类型二、创造新作物类型通过导入不同种、属的染色体组，可以创造新通过导入不同种、属的染色体组，可以创造新作物、新物种。如著名的八倍体小黑麦、六倍体小作物、新物种。如著名的八倍体小黑麦、六倍体小黑麦。黑麦。现在学习的是第10页，共50页三、创造异染色体系三、创造异染色体系通过不同物种之间的杂交
6、，可以导入异源染色通过不同物种之间的杂交，可以导入异源染色体或片段，创造出体或片段，创造出异附加系异附加系（alien-additionline）、）、异替换系异替换系（aliensubstitutionline）和和易位系易位系（translocationline），），用以改良现有的品种。用以改良现有的品种。现在学习的是第11页，共50页异附加系异附加系（alienadditionline）是）是指某物种染色体组型的基础上，指某物种染色体组型的基础上，增加一对增加一对或两对其他物种的染色体，从然形成一个或两对其他物种的染色体，从然形成一个具有另一物种特性的新类型。具有另一物种特性的新类型。
7、现在学习的是第12页，共50页异附加系的染色体数目不稳定，育性减退，异附加系的染色体数目不稳定，育性减退，也往往伴有不良的遗传性状，并且也往往伴有不良的遗传性状，并且性状的遗传性状的遗传也不稳定也不稳定，在缺乏严格选择的情况下，几代，在缺乏严格选择的情况下，几代后往往恢复到二倍体状况，所以一般不直接后往往恢复到二倍体状况，所以一般不直接用于生产，但这是创造用于生产，但这是创造异替换系异替换系的桥梁。的桥梁。现在学习的是第13页，共50页普通小麦的黑麦附加系普通小麦的黑麦附加系AABBDD+2(1R，2R，3R，4R，5R，6R，7R)AABBDD1234567AABBDD12345672RR现
8、在学习的是第14页，共50页异替换系（异替换系（aliensubstitutionline）是）是指某物种的一对或几对染色体被另一物种的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所取代而成为一新类型。一对或几对染色体所取代而成为一新类型。如蓝粒小麦是普通小麦如蓝粒小麦是普通小麦4D染色体被长穗偃麦染色体被长穗偃麦草草4E染色体所替换而成的异替换系。染色体所替换而成的异替换系。现在学习的是第15页，共50页易位系（易位系（translocationline）是指某物种）是指某物种的一段染色体和另一物种的相应染色体的片段的一段染色体和另一物种的相应染色体的片段发生交换后，基因连锁群也随
9、之发生改变外而发生交换后，基因连锁群也随之发生改变外而产生的新类型产生的新类型。如小麦。如小麦T-47易位系，小偃易位系，小偃6号等。号等。现在学习的是第16页，共50页AABBDD1234567AABBDD2RR1234567CompleteSubstituted(Reference to D genome)异代换系和易位系现在学习的是第17页，共50页利用这些材料，可以把人们所需要的野生种利用这些材料，可以把人们所需要的野生种的个别染色体或其片段所控制的优良性状转移到的个别染色体或其片段所控制的优良性状转移到栽培品种中去，并避免异种（属）其它染色体不栽培品种中去，并避免异种（属）其它染色体
10、不良性状的影响，在育种上有重要的实用意义。良性状的影响，在育种上有重要的实用意义。现在学习的是第18页，共50页四、诱导单倍体四、诱导单倍体现在学习的是第19页，共50页五、利用杂种优势五、利用杂种优势现在学习的是第20页，共50页六、研究生物的进化六、研究生物的进化现在学习的是第21页，共50页二倍体种（二倍体种（2X=14）野生一粒小麦）野生一粒小麦拟斯卑尔脱山羊草拟斯卑尔脱山羊草(AA)(BB)(AB)染色体加倍染色体加倍四倍体种（四倍体种（2X=28）野生二粒小麦野生二粒小麦粗山羊草粗山羊草(AABB)(DD)(ABD)染色体加倍染色体加倍六倍体种（六倍体种（2X=42）普通小麦普通小
11、麦（AABBDD）图图小麦可能的进化途径小麦可能的进化途径现在学习的是第22页，共50页现在学习的是第23页，共50页 随着生物技术的发展和在品种之间随着生物技术的发展和在品种之间杂交难以完全满足育种目标要求的情况杂交难以完全满足育种目标要求的情况下，远缘杂交越来越被广泛应用，并成下，远缘杂交越来越被广泛应用，并成为各项育种技术相互渗透的结合点。为各项育种技术相互渗透的结合点。现在学习的是第24页，共50页 实践表明：实践表明：要使育种工作有所突破，必须要使育种工作有所突破，必须打破物种间的界限，打破物种间的界限，通过远缘杂交，充分利用通过远缘杂交，充分利用野生种质资源或其它物种资源中所蕴藏的
12、独特野生种质资源或其它物种资源中所蕴藏的独特特征、特性，特征、特性，扩大基因重组和染色体间相互关系扩大基因重组和染色体间相互关系变化的范围，创造出更加丰富的变异类型。变化的范围，创造出更加丰富的变异类型。现在学习的是第25页，共50页第二节第二节远缘杂交的困难及其克服方法远缘杂交的困难及其克服方法现在学习的是第26页，共50页一、远缘杂交的不亲和性及其克服方法一、远缘杂交的不亲和性及其克服方法远缘杂交中遇到的第一个问题是远缘杂交中遇到的第一个问题是远缘杂交后，远缘杂交后，雌雄配子不能受精结合形成合子，即远缘杂交的雌雄配子不能受精结合形成合子，即远缘杂交的不亲和性，或不可交配性不亲和性，或不可交
13、配性。现在学习的是第27页，共50页（一）远缘杂交不亲和性的原因（一）远缘杂交不亲和性的原因远缘杂交的不亲和性是因为自然界的各种生远缘杂交的不亲和性是因为自然界的各种生物类型都是在长期的系统发育过程中形成的独立物类型都是在长期的系统发育过程中形成的独立的生存单位，为保持各物种的独立性，一般都存的生存单位，为保持各物种的独立性，一般都存在在种间的生殖隔离种间的生殖隔离（sexualisolation），其具），其具体原因有：体原因有：现在学习的是第28页，共50页1、双亲受精因素的差异、双亲受精因素的差异即亲缘即亲缘关系较远的两亲性因素在结构上、生理上的关系较远的两亲性因素在结构上、生理上的差异
14、，不能完成正常的受精作用。差异，不能完成正常的受精作用。现在学习的是第29页，共50页2、双亲基因组成的差异、双亲基因组成的差异远缘杂交的亲远缘杂交的亲和性与双亲基因组成有关。研究表明，小麦在和性与双亲基因组成有关。研究表明，小麦在5B和和5A染色体上分别载有显性的染色体上分别载有显性的Kr1Kr2基因，基因，可阻止小麦与黑麦、小麦与球茎大麦的可交配可阻止小麦与黑麦、小麦与球茎大麦的可交配性（性（crossability）。）。现在学习的是第30页，共50页但是但是“中国春中国春”小麦的这两个位点上小麦的这两个位点上分别载有隐性的等位基因分别载有隐性的等位基因kr1和和kr2，因，因而易于与黑
15、麦和球茎大麦杂交。而易于与黑麦和球茎大麦杂交。现在学习的是第31页，共50页（二）克服远缘杂交不亲和性的方法（二）克服远缘杂交不亲和性的方法现在学习的是第32页，共50页1.亲本选择与组配亲本选择与组配同种植物不同的变同种植物不同的变种或品种，由于其细胞、遗传生理等的差异，会种或品种，由于其细胞、遗传生理等的差异，会影响接受另一种花粉进行受精的能力，即配子间影响接受另一种花粉进行受精的能力，即配子间的亲和力有很大差异。所以，为了提高远缘杂交的亲和力有很大差异。所以，为了提高远缘杂交的成功率，必须注意亲本的选配。的成功率，必须注意亲本的选配。现在学习的是第33页，共50页（1）当栽培种与野生种杂
16、交时，）当栽培种与野生种杂交时，应以栽培种为应以栽培种为母本；母本；（2）在染色体数目不同的远缘杂交中，）在染色体数目不同的远缘杂交中，应以染应以染色体数目多的作母本；色体数目多的作母本；（3）以）以品种间杂种品种间杂种为母本的效果好；为母本的效果好；（4）广泛测交，选择适当亲本组配，并注意细）广泛测交，选择适当亲本组配，并注意细胞质的作用。胞质的作用。现在学习的是第34页，共50页2.染色体预先加倍法染色体预先加倍法在用染色体在用染色体数目不同的亲本杂交时，数目不同的亲本杂交时，先将染色体数先将染色体数目少的亲本人工加倍后再杂交目少的亲本人工加倍后再杂交，可提高，可提高结实率。结实率。现在学
17、习的是第35页，共50页3.桥梁（媒介）法桥梁（媒介）法如果两个亲如果两个亲本（物种）直接杂交有困难时，可先通过本（物种）直接杂交有困难时，可先通过第三者作为桥梁，以亲本之一与桥梁亲本第三者作为桥梁，以亲本之一与桥梁亲本杂交，再与另一亲本杂交可获得成功。杂交，再与另一亲本杂交可获得成功。现在学习的是第36页，共50页4.采用特殊的授粉方法采用特殊的授粉方法（1）用混合花粉授粉）用混合花粉授粉（2）重复授粉）重复授粉（3）提前或延迟授粉）提前或延迟授粉（4）射线处理法）射线处理法现在学习的是第37页，共50页5.外源植物激素处理外源植物激素处理雌、雄性器官中某些生理活性物质如雌、雄性器官中某些生
18、理活性物质如GA3、IAA、NAA等含量的多少也会影响受精过程。因此等含量的多少也会影响受精过程。因此在花器上补施某些植物激素等，有可能促进异种花在花器上补施某些植物激素等，有可能促进异种花粉的受精过程及杂种胚的分化发育。粉的受精过程及杂种胚的分化发育。现在学习的是第38页，共50页6.植物组织培养植物组织培养随着组织培养技术等生物技术的不随着组织培养技术等生物技术的不断发展，已创造出一些可用来克服远缘断发展，已创造出一些可用来克服远缘杂交不亲和性的方法：杂交不亲和性的方法：现在学习的是第39页，共50页（1）柱头手术）柱头手术（2）子房受精）子房受精（3）试管受精）试管受精（4）体细胞融合）
19、体细胞融合现在学习的是第40页，共50页二、远缘杂种夭亡、不育及其克服方法二、远缘杂种夭亡、不育及其克服方法现在学习的是第41页，共50页（一）远缘杂种的夭亡和不育表现（一）远缘杂种的夭亡和不育表现1、远缘杂种的夭亡和不育表现、远缘杂种的夭亡和不育表现不同不同种、属植物间杂交，有时虽能完成受精作用，种、属植物间杂交，有时虽能完成受精作用，形成合子，但形成合子，但受精不完全受精不完全，主要有：，主要有：现在学习的是第42页，共50页、精子能与卵核结合，但不能与极核结合、精子能与卵核结合，但不能与极核结合形成胚乳，或胚乳发育不正常，胚和胚乳发育不形成胚乳，或胚乳发育不正常，胚和胚乳发育不同步等，因
20、而不能获得杂交种子；同步等，因而不能获得杂交种子；、有的虽形成种子，由于胚、胚乳和母体、有的虽形成种子，由于胚、胚乳和母体组织间不协调，所形成皱缩的种子不能发芽或发组织间不协调，所形成皱缩的种子不能发芽或发芽后幼苗在生长发育过程中夭亡；芽后幼苗在生长发育过程中夭亡；现在学习的是第43页，共50页、虽能长成植株，、虽能长成植株，F1植株在不同发育时植株在不同发育时期出现期出现生育停滞或死亡；生育停滞或死亡；或不能受精结实获得杂或不能受精结实获得杂种后代，即出现杂种不育。种后代，即出现杂种不育。、F1植株虽能形成生殖器官，植株虽能形成生殖器官，营养体生营养体生长繁茂，但长繁茂，但生育失调，生育失调
21、，不能形成生殖器官或生殖不能形成生殖器官或生殖器官不能成熟并产生有生活力的雌、雄配子。器官不能成熟并产生有生活力的雌、雄配子。现在学习的是第44页，共50页2、杂种夭亡、不育的遗传原因、杂种夭亡、不育的遗传原因自然界各个物种之所以能按其特定的方式繁衍自然界各个物种之所以能按其特定的方式繁衍后代并保持其种性，是因为它们在长期进化过程当后代并保持其种性，是因为它们在长期进化过程当中形成一个完整、平衡和稳定的遗传体系，其生长中形成一个完整、平衡和稳定的遗传体系，其生长发育都严格地受着遗传体系的控制，遗传体系遭受发育都严格地受着遗传体系的控制，遗传体系遭受任何破坏时，都会影响其个体发育。任何破坏时，都
22、会影响其个体发育。现在学习的是第45页，共50页远缘杂交后，打破了各物种原有的远缘杂交后，打破了各物种原有的遗传系统，从而导致杂种的夭亡或不育。遗传系统，从而导致杂种的夭亡或不育。所以，所以，远缘杂种夭亡和不育的根本原因是远缘杂种夭亡和不育的根本原因是由于其遗传体系的破坏由于其遗传体系的破坏。现在学习的是第46页，共50页（二）克服方法（二）克服方法1、幼胚的离体培养、幼胚的离体培养2、杂种染色体加倍法、杂种染色体加倍法3、回交法、回交法4、延长杂种的生育期、延长杂种的生育期5、其他方法、其他方法现在学习的是第47页，共50页幼胚的离体培养现在学习的是第48页，共50页第三节、远缘杂种后代的分离与选择第三节、远缘杂种后代的分离与选择现在学习的是第49页，共50页一、远缘杂种后代性状分离的特点一、远缘杂种后代性状分离的特点与品种间杂交杂种相比，其分离特点有：与品种间杂交杂种相比，其分离特点有：1.分离规律性不强；分离规律性不强；2.分离类型丰富，并有向两亲分化的倾分离类型丰富，并有向两亲分化的倾向；向；3.分离世代长、稳定慢。分离世代长、稳定慢。现在学习的是第50页，共50页