第九章 远缘杂交育种

第9章 远缘杂交育种 concept: 指不同种属或亲缘关系更远的物种间杂交 。　 纲 纲 目 目 科 科 属 属 种 种

第9章 远缘杂交育种 第一节 远缘杂交的特点和意义

一、远缘杂交的特点 1.不亲合性(杂交不孕）； 2.杂种易夭亡，结实率低或不育（杂种不育）； 第9章 远缘杂交育种 一、远缘杂交的特点 1.不亲合性(杂交不孕）； 2.杂种易夭亡，结实率低或不育（杂种不育）； 3.杂种后代分离范围广，时间长，中间类型不宜稳定（疯狂分离）。

第9章 远缘杂交育种 二、远缘杂交的意义与作用 1.合成新物种—生物进化的因素之一 X ？

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 第9章 远缘杂交育种 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 （1）完全双二倍体 由两个亲本，两套来源和性质不同的染色体组结合而形成的新物种，其染色体数目为双亲染色体的总和。

( X Triticosecale Wittmack ) 第9章 远缘杂交育种 Triticale ( X Triticosecale Wittmack ) Amphiploid of Triticum (♀) and Secale (♂) Tetraploid Wheat (2n = AABB = 28) Hexaploid Wheat (2n = AABBDD = 42) F1 (n = ABR = 21) (n = ABDR = 28) Hexaploid Triticale (2n = AABBRR = 42) Octoploid Triticale (2n = AABBDDRR = 56) Diploid Rye (2n = RR = 14) Chromosome doubling

改良栽培种品质：高梁×甘蔗育成的高粱蔗(粮糖双丰收) 第9章 远缘杂交育种 改良栽培种品质：高梁×甘蔗育成的高粱蔗(粮糖双丰收)

第9章 远缘杂交育种 2.外源基因导入及种质资源创新，选育新品种 中3（普通小麦与天兰偃麦草2n=42，BBEEFF ）、科春14及其属间杂种异源八倍体，它能抗多种病害，以它与普通小麦杂交可获得抗病品种。

第9章 远缘杂交育种 中3与科春14及其F2分离后代的不同穗型

左图为科春14的42条染色体，右图为中3（AABBDDEE或FF）的56条染色体 第9章 远缘杂交育种 左图为科春14的42条染色体，右图为中3（AABBDDEE或FF）的56条染色体

普通小麦(AABBDD)×长穗偃麦草(BBEEEEFFFF)所形成的八倍体小偃麦(AABBDDEE或AABBDDFF) 第9章 远缘杂交育种 2.不完全双二倍体: 由双亲的一部分染色体组结合而成的新物种 科春14的42条染色体 中3的56条染色体 普通小麦(AABBDD)×长穗偃麦草(BBEEEEFFFF)所形成的八倍体小偃麦(AABBDDEE或AABBDDFF)

3、外源染色体导入创造异染色体系 （1）、异附加系 普通小麦的黑麦附加系AABBDD+2(1R，2R，3R，4R，5R，6R，7R) AA 第9章 远缘杂交育种 3、外源染色体导入创造异染色体系 （1）、异附加系 普通小麦的黑麦附加系AABBDD+2(1R，2R，3R，4R，5R，6R，7R) AA BB DD 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 AA BB 2RR DD

第9章 远缘杂交育种 荧光原位杂交鉴定异附加系

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。 第9章 远缘杂交育种 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。

（2）、异代换系和易位系 AA BB DD AA BB DD 2RR Complete 第9章 远缘杂交育种 （2）、异代换系和易位系 Complete Substituted (Reference to D genome) AA BB DD 1 2 3 4 5 6 7 AA BB DD 2RR 1 2 3 4 5 6 7

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。 第9章 远缘杂交育种 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。 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。 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。

第9章 远缘杂交育种 4、诱导单倍体

第9章 远缘杂交育种 3.诱导单倍体

第9章 远缘杂交育种 5.有效利用杂种优势 X 粳稻 籼稻

S（RfRf）， S（Rfrf），S（rfrf）ⅹ 卡佛尔N（rfrf） ♀西非高梁 ⅹ ♂南非高梁 迈罗S（RfRf） 卡佛尔N（rfrf） 第9章 远缘杂交育种 F1可育S（Rfrf） 自交 F2 S（RfRf）， S（Rfrf），S（rfrf）ⅹ 卡佛尔N（rfrf） 3可育 ：1不育 BC1 ⅹ 卡佛尔 S（rfrf） N（rfrf） （大部分不育） BC2 ⅹ 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） 图 杂交法选育不育系及保持系

6. 研究物种进化关系 AA X BB AB AABB X DD ABD AABBDD Wild wheat species 第9章 远缘杂交育种 6. 研究物种进化关系 Wild wheat species AA X BB T. monococcum T. searsii? AB Double genome AABB X DD T. terbium T. tauschii Emmer wheat ABD Double genome AABBDD T. aestivum Modern bread wheat an allohexaploid

不亲和性：花粉不萌发，花粉管不伸入柱头，花粉管生长缓慢或破裂，花粉管达不到子房,雌雄配子不结合形成合子，合子胚不发育，幼苗死亡等现象。 第9章 远缘杂交育种 第二节 远缘杂交不易交配的原因及其克服方法 不亲和性：花粉不萌发，花粉管不伸入柱头，花粉管生长缓慢或破裂，花粉管达不到子房,雌雄配子不结合形成合子，合子胚不发育，幼苗死亡等现象。

一、不易交配性原因 1.花器构造的隔离； 2、生理差异的隔离； 第9章 远缘杂交育种 一、不易交配性原因 1.花器构造的隔离； 如: 亚洲棉×雷蒙德氏棉花粉萌发、花粉管伸长和受精正常；雷蒙德氏棉×亚洲棉母本的花柱比父本长，杂交不亲和。 2、生理差异的隔离； 细胞渗透压，酶的组成，激素和酸碱度等

3、遗传上差异: 染色体数目，结构和基因组成的差异 第9章 远缘杂交育种 3、遗传上差异: 染色体数目，结构和基因组成的差异 如:小麦 5 B 和 5 A 上的显性基因 Kr1 和 Kr2阻止小麦与黑麦,小麦与球茎大麦的可交配(crossability)；隐性的等位基因 kr1 和 kr2 易于它们间的杂交。 小麦与黑麦可交配性与一系列复等位基因S、SS、SA、SN、SQ有关，

二、克服不易交配性的方法 1、调节花期，克服花期不遇； 2、广泛测交，选配适当亲本； 3、正反杂交，确定适当母本； 第9章 远缘杂交育种 二、克服不易交配性的方法 1、调节花期，克服花期不遇； 2、广泛测交，选配适当亲本； 3、正反杂交，确定适当母本； 选花粉渗透性大和倍性低的物种作父本，染色体数目多的物种、栽培种、品种间杂种作母本 如：小麦与黑麦杂交时,小麦作母本结实率达60%以上,而用黑麦作母本时,结实率只有2.5%

射线或紫外线照射；补施生长调节物质赤霉素 第9章 远缘杂交育种 4、采用特殊的授粉方式： 混合授粉；重复授粉；提前或延迟授粉。 5、理化因素处理： 射线或紫外线照射；补施生长调节物质赤霉素

利用桥梁种法:二粒小麦(AABB)×小伞山羊草(DD)得到的F1(ABD)加倍,形成双二倍体(AABBDD)再与普通小麦杂交。 第9章 远缘杂交育种 6、利用桥梁种和预先无性接近法: 利用桥梁种法:二粒小麦(AABB)×小伞山羊草(DD)得到的F1(ABD)加倍,形成双二倍体(AABBDD)再与普通小麦杂交。 预先无性接近法:

第9章 远缘杂交育种 7、植物组织培养 （1）柱头手术 （2）子房受精 （3）试管受精 （4）体细胞融合 如：马铃薯与蕃茄的杂交。

第9章 远缘杂交育种 第三节 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。 第9章 远缘杂交育种 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 程中停止发育； 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； 第9章 远缘杂交育种 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:胚、胚乳、及母体组织间发育不良、代谢失调 第9章 远缘杂交育种 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:胚、胚乳、及母体组织间发育不良、代谢失调

第9章 远缘杂交育种 二、克服远缘杂种夭亡和不育的方法

1、利用化学药剂处理杂种合子,促进幼胚发育; 2、杂种胚离体培养； 3、杂种染色体加倍； 第9章 远缘杂交育种 1、利用化学药剂处理杂种合子,促进幼胚发育; 2、杂种胚离体培养； 3、杂种染色体加倍；

第9章 远缘杂交育种 幼胚的离体培养

第9章 远缘杂交育种

第9章 远缘杂交育种 杂种染色体加倍

6、其它方法:嫁接法,特殊基因利用,广泛测交,选择合适亲本等。 第9章 远缘杂交育种 4、利用回交法； 5、延长杂种生育期； 6、其它方法:嫁接法,特殊基因利用,广泛测交,选择合适亲本等。

第9章 远缘杂交育种 利用回交法克服不育性

第9章 远缘杂交育种 concept: 第四节 控制远缘杂种后代的分离与选择

第9章 远缘杂交育种 一、远缘杂交后代的分离 疯狂分离且具有返祖现象

第9章 远缘杂交育种

第9章 远缘杂交育种

二、远缘杂种后代的选择特点 1、杂种早代需种植较大的群体,并采用适宜的育种方法(回交法和混合种植法)； 第9章 远缘杂交育种 二、远缘杂种后代的选择特点 1、杂种早代需种植较大的群体,并采用适宜的育种方法(回交法和混合种植法)； 2、F2不要轻易淘汰组合,低代材料选择标准放宽； 3、结实率的选择； 4、回交和用作回交植株的选择。

三、杂种后代的特殊处理方法 1、杂种一代的染色体加倍 2、诱导远缘杂种产生单倍体植株 3、诱导产生附加系,代换系和易位系 第9章 远缘杂交育种 三、杂种后代的特殊处理方法 1、杂种一代的染色体加倍 2、诱导远缘杂种产生单倍体植株 3、诱导产生附加系,代换系和易位系

第9章 远缘杂交育种 普通小麦与长穗偃麦草的F1及F2代各类型穗

八倍体小偃麦（1--5）和杂种小麦新类型（6--8）： 第9章 远缘杂交育种 八倍体小偃麦（1--5）和杂种小麦新类型（6--8）： 1为小偃68；2为小偃693；3为小偃131；4为小偃332；5为再生小麦1号；6为小偃759（异附加系）；7为小偃7231（异附加系）；8为小偃兰粒（异代换系）；除再生小麦1号为普通小麦与中间偃麦草杂种外，其余均为普通小麦与长穗偃麦草杂种。

第 9 章 远缘杂交育种 重点与难点 远缘杂交的作用、三大特点(困难)；克服远缘杂交不亲和性的方法；远缘杂种的夭亡、不育及其克服方法；远缘杂种后代的性状分离、遗传和选择特点; 思考题 一.名词解释 远缘杂交; 亚远缘杂交; 异附加系; 异置换系; 易位系; 双重杂种优势;歧化选择。

第 9 章 远缘杂交育种 二.问答题 l.远缘杂交在作物遗传育种与科学研究中的作用和意义是什么？ 第 9 章 远缘杂交育种 二.问答题 l.远缘杂交在作物遗传育种与科学研究中的作用和意义是什么？ 2. 远缘杂种为何杂种夭亡和不育？如何克服？ 3. 远缘杂交后代的分离与品种间杂交有何异同？ 4. 如何克服远缘杂交后代的不稳定性？ 5.远缘杂交诱变单倍体的原理是什么？ 6.异附加系、异置换系和易位系是否可以在农业生产中直接利用？如何在作物遗传育种中加以利用？ 三.论述题 1. 试述远缘杂交的特点和困难。 2. 试述远缘杂交不亲和的原因和克服方法。