第8章 远缘杂交育种08PPT课件
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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。 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
附加系染色体鉴定
亚种间的杂交 （亚远缘杂交）。如籼稻×粳稻等。
第八章 远缘杂交育种
二、育种学意义 1、培育新品种和种质系
打破了种属间的界限，促进不同种属的基因渐渗和交流，把不同生物类型的 独特性状结合于杂种个体中，创造出新的品种。 当现有品种资源无法满足的育种目标要求时，引入异属、异种的有利基因， 可培育出具有优异性状的新品种。 尤其高产、优质、早熟和 抗病虫抗逆境等性状的突破。
Fra Baidu bibliotek
第八章 远缘杂交育种
6、研究生物的亲缘关系和进化
许多物种是通过天然的远缘杂交演化而来的 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）、DNA同源性、性 状互补程度等方面的研究，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或类型形成与演变的规律。
F1（TSG，加倍） 异源六倍体新种（2n=72, TTSSGG）
小黑麦的育成： 普通小麦（AABBDD）与黑麦（RR）杂交，经F1染色体加倍育成 八倍体小黑麦（AABBDDRR）； 硬粒小麦（AABB）与黑麦（RR）杂交，经F1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小偃麦；
（3）易位系：某物种的一段染色体与其它物种的染色体段发生交换。 来源：异置换系、异附加系与栽培品种杂交、回交产生 （同源染色体配对，外源染色体与对应的染色体均呈单价体， 可以发生部分同源配对、交换，形成易位系）； 辐射诱变、组织培养，增加染色体的遗传交换，提高易位频率 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
第八章 远缘杂交育种
第一节 远缘杂交的概念及育种学意义 一、概念：
不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交，称为远缘杂交 包括：种间杂交。如普通小麦×硬粒小麦，陆地棉×海岛棉，
甘蓝型油莱×白菜型油莱，栽培花生×野生花生等； 属间杂交。如玉米×高梁，玉米×摩擦禾，
普通小麦×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
第八章 远缘杂交育种
第二节 远缘杂交的困难及其克服方法
一、杂交不亲和性及其克服方法 1、现象：远缘杂交常出现花粉不萌发、花粉管不能伸入柱头、花粉管生长缓 慢或破裂、花粉管不能达到子房、雌雄配子不能结合形成合子，合子胚不发 育，幼胚死亡等。
2、远缘杂交不亲和性的原因
（1） 双亲受精因素的差异 生理差异：双亲遗传差异大表现出生理差异：柱头呼吸酶活性、pH值、柱
第八章 远缘杂交育种
（2）异置换系：物种的一对或几对染色体被另一物种的染色体所取代 来源：由附加系（2n+1）与单体（2n-1）杂交再自交得到 染色体的代换通常在部分同源染色体间进行 （如普通小麦的4D与长穗偃麦草的 4E） （部分同源染色体在基因剂量、位置、DNA序列有很大差异， 差异程度因不同染色体而异，它们在功能上有一定补偿能力） 特性：染色体数目未变 细胞学和遗传学上都比相应的附加系稳定 有时可在生产上直接利用
头分泌的生理活性物质、花粉和柱头渗透压差异等生理、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。
第八章 远缘杂交育种
花器结构差异：亚洲棉（短柱头）×雷蒙德氏棉（长柱头），花粉萌发、花 粉管的伸长和受精作用均较正常；但反交时，父本花粉萌发，但花粉管很难 达到子房。
小麦与山羊草合成的小山麦； 小麦与簇毛麦合成的小簇麦。
第八章 远缘杂交育种
第八章 远缘杂交育种
3、创造异染色体系
远缘杂交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、易 位系等，更好地利用异源物种的有利性状，改良现有品种。 （1）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。 为非整倍体。
普通小麦与长穗偃麦草杂交， 培育出高产品种小偃麦6号，推广1000万亩以上； 培育一批抗病材料 如中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
普通小麦
小偃麦6号
第八章 远缘杂交育种
2、创造新作物类型 导入不同种、属的染色体组，可以创造新作物类型和新的物种。 野生的心叶烟草（ 2n=24,GG） 与普通烟草（2n=48, TTSS）
第八章 远缘杂交育种
5、利用杂种优势：
（1）利用远缘物种的细胞质差异发掘细胞质雄性不育系 细胞质不育与核恢复基因相伴而存，因此无法在表型上识别。通过远缘、亚 远缘杂交、回交可以将细胞质不育与核不育结合在一起，获得核质互作雄性 不育。 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，都是通过这种方法育成的。 （2）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。 （3）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） 体细胞杂交可以克服有性杂交的远缘隔阂，还可以鉴定分离出核质杂种。 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。
远
第
缘
七
杂
章
交
远
、
缘
回
杂
交
交
产
育
生
种
易
位
系
易位系鉴定
第八章 远缘杂交育种
4、诱导单倍体
远缘花粉诱导孤雌生殖 远缘花粉在异种母本上常不能正常受精，但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。
远缘杂种产生单倍体 亲缘关系较远的两个亲本因细胞分裂周期不同等原因，其杂种会排除亲本 之一的染色体，产生单倍体植株。 如普通大麦与球茎大麦杂交F1，其球茎大麦的染色体消减而得到大麦单倍 体。 通过远缘杂交己在许多物种中成功地诱导出孤雌生殖的单倍体。所以，远 缘杂交也是倍性育种的重要手段之一。
附加系染色体鉴定
亚种间的杂交 （亚远缘杂交）。如籼稻×粳稻等。
第八章 远缘杂交育种
二、育种学意义 1、培育新品种和种质系
打破了种属间的界限，促进不同种属的基因渐渗和交流，把不同生物类型的 独特性状结合于杂种个体中，创造出新的品种。 当现有品种资源无法满足的育种目标要求时，引入异属、异种的有利基因， 可培育出具有优异性状的新品种。 尤其高产、优质、早熟和 抗病虫抗逆境等性状的突破。
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第八章 远缘杂交育种
6、研究生物的亲缘关系和进化
许多物种是通过天然的远缘杂交演化而来的 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）、DNA同源性、性 状互补程度等方面的研究，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或类型形成与演变的规律。
F1（TSG，加倍） 异源六倍体新种（2n=72, TTSSGG）
小黑麦的育成： 普通小麦（AABBDD）与黑麦（RR）杂交，经F1染色体加倍育成 八倍体小黑麦（AABBDDRR）； 硬粒小麦（AABB）与黑麦（RR）杂交，经F1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小偃麦；
（3）易位系：某物种的一段染色体与其它物种的染色体段发生交换。 来源：异置换系、异附加系与栽培品种杂交、回交产生 （同源染色体配对，外源染色体与对应的染色体均呈单价体， 可以发生部分同源配对、交换，形成易位系）； 辐射诱变、组织培养，增加染色体的遗传交换，提高易位频率 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
第八章 远缘杂交育种
第一节 远缘杂交的概念及育种学意义 一、概念：
不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交，称为远缘杂交 包括：种间杂交。如普通小麦×硬粒小麦，陆地棉×海岛棉，
甘蓝型油莱×白菜型油莱，栽培花生×野生花生等； 属间杂交。如玉米×高梁，玉米×摩擦禾，
普通小麦×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
第八章 远缘杂交育种
第二节 远缘杂交的困难及其克服方法
一、杂交不亲和性及其克服方法 1、现象：远缘杂交常出现花粉不萌发、花粉管不能伸入柱头、花粉管生长缓 慢或破裂、花粉管不能达到子房、雌雄配子不能结合形成合子，合子胚不发 育，幼胚死亡等。
2、远缘杂交不亲和性的原因
（1） 双亲受精因素的差异 生理差异：双亲遗传差异大表现出生理差异：柱头呼吸酶活性、pH值、柱
第八章 远缘杂交育种
（2）异置换系：物种的一对或几对染色体被另一物种的染色体所取代 来源：由附加系（2n+1）与单体（2n-1）杂交再自交得到 染色体的代换通常在部分同源染色体间进行 （如普通小麦的4D与长穗偃麦草的 4E） （部分同源染色体在基因剂量、位置、DNA序列有很大差异， 差异程度因不同染色体而异，它们在功能上有一定补偿能力） 特性：染色体数目未变 细胞学和遗传学上都比相应的附加系稳定 有时可在生产上直接利用
头分泌的生理活性物质、花粉和柱头渗透压差异等生理、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。
第八章 远缘杂交育种
花器结构差异：亚洲棉（短柱头）×雷蒙德氏棉（长柱头），花粉萌发、花 粉管的伸长和受精作用均较正常；但反交时，父本花粉萌发，但花粉管很难 达到子房。
小麦与山羊草合成的小山麦； 小麦与簇毛麦合成的小簇麦。
第八章 远缘杂交育种
第八章 远缘杂交育种
3、创造异染色体系
远缘杂交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、易 位系等，更好地利用异源物种的有利性状，改良现有品种。 （1）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。 为非整倍体。
普通小麦与长穗偃麦草杂交， 培育出高产品种小偃麦6号，推广1000万亩以上； 培育一批抗病材料 如中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
普通小麦
小偃麦6号
第八章 远缘杂交育种
2、创造新作物类型 导入不同种、属的染色体组，可以创造新作物类型和新的物种。 野生的心叶烟草（ 2n=24,GG） 与普通烟草（2n=48, TTSS）
第八章 远缘杂交育种
5、利用杂种优势：
（1）利用远缘物种的细胞质差异发掘细胞质雄性不育系 细胞质不育与核恢复基因相伴而存，因此无法在表型上识别。通过远缘、亚 远缘杂交、回交可以将细胞质不育与核不育结合在一起，获得核质互作雄性 不育。 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，都是通过这种方法育成的。 （2）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。 （3）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） 体细胞杂交可以克服有性杂交的远缘隔阂，还可以鉴定分离出核质杂种。 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。
远
第
缘
七
杂
章
交
远
、
缘
回
杂
交
交
产
育
生
种
易
位
系
易位系鉴定
第八章 远缘杂交育种
4、诱导单倍体
远缘花粉诱导孤雌生殖 远缘花粉在异种母本上常不能正常受精，但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。
远缘杂种产生单倍体 亲缘关系较远的两个亲本因细胞分裂周期不同等原因，其杂种会排除亲本 之一的染色体，产生单倍体植株。 如普通大麦与球茎大麦杂交F1，其球茎大麦的染色体消减而得到大麦单倍 体。 通过远缘杂交己在许多物种中成功地诱导出孤雌生殖的单倍体。所以，远 缘杂交也是倍性育种的重要手段之一。