育种学课件-09-第十章远缘杂交1.ppt
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- 育种 课件 09 第十 远缘 杂交
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1、2022-12-16园艺植物育种学 田振东1第十章第十章 远缘杂交育种远缘杂交育种Distant hybridization 友谊牡丹莲友谊牡丹莲 中国莲与美洲莲种间杂种中国莲与美洲莲种间杂种2022-12-16园艺植物育种学 田振东2Contents of this chapternCharacters of distant hybridizationnBreak down of IncompatbilitynMethods of break down SterilitynApplication of distant hybridization2022-12-16园艺植物育种学 田振东3 自
2、然界物种存在自然界物种存在地理隔离(geographic isolation)、生态隔离(ecological isolation)和生殖隔离(reproduction isolation)等类型。地理隔离、季节隔离的同种之间不存在生殖障碍。地理隔离、季节隔离的同种之间不存在生殖障碍。生殖隔离形成不同亚种,最后形成不同物种。远缘杂交远缘杂交一般是指在分类学上种(一般是指在分类学上种(species)、属(属(genus)以上分类单位不同个体之间的交配。以上分类单位不同个体之间的交配。多年生木本植物和无性繁殖植物远缘杂种出现比例几率高于一、二年生草本植物。多年生木本植物和无性繁殖植物远缘杂种出现
3、比例几率高于一、二年生草本植物。远缘杂交的概念远缘杂交的概念2022-12-16园艺植物育种学 田振东4一、远缘杂交的意义与特点 (一)远缘杂交的意义(一)远缘杂交的意义 1.创造新的作物类型创造新的作物类型 远缘杂交是创造植物新种类和作物新品种的重要途远缘杂交是创造植物新种类和作物新品种的重要途径。通过远缘杂交,可以打破物种种、属之间的隔离,径。通过远缘杂交,可以打破物种种、属之间的隔离,把两个或多个物种经过自然界长期进化积累起来的有益把两个或多个物种经过自然界长期进化积累起来的有益基因,在人为杂交条件下重新组合,使之形成新的类型基因,在人为杂交条件下重新组合,使之形成新的类型和新种。和新种
4、。2022-12-16园艺植物育种学 田振东5 萝蓝萝蓝 (萝卜(萝卜甘蓝)甘蓝)芥菜芥菜(2n=aabb=36)油菜油菜 黑芥黑芥(2n=bb=16)欧洲李欧洲李 樱桃李樱桃李(2n=aa=16)黑刺李黑刺李(2n=bbcc=32)杏李杏李 杏杏中华李中华李 食用香蕉食用香蕉 野生尖叶蕉野生尖叶蕉长梗蕉长梗蕉 苹果梨苹果梨 秋子梨秋子梨沙梨沙梨 石榴红花楸石榴红花楸 普通花楸普通花楸 山楂山楂 昙箭荷花昙箭荷花 昙花昙花令箭荷花令箭荷花 小黑麦小黑麦 小麦小麦黑麦黑麦 小冰麦小冰麦 小麦小麦天蓝冰草天蓝冰草 小偃麦小偃麦 小麦小麦偃麦偃麦 巴柯贝达贝达美洲葡萄与美洲葡萄与河岸杂种河岸杂种华酥
5、梨华酥梨早酥梨八云梨早酥梨八云梨巴柯巴柯欧亚种与河岸杂种欧亚种与河岸杂种2022-12-16园艺植物育种学 田振东7梅花(送春)梅花(送春)梅与杏的杂种梅与杏的杂种锦香梨锦香梨巴梨与南果梨杂种巴梨与南果梨杂种2022-12-16园艺植物育种学 田振东82.利用异属、种的特殊有利性状利用异属、种的特殊有利性状 通过远缘杂交利用野生种的高度抗病性和对环境胁通过远缘杂交利用野生种的高度抗病性和对环境胁迫(高温、干旱、寒冷、高湿等)的抵抗能力,迫(高温、干旱、寒冷、高湿等)的抵抗能力,来改来改良栽培品种。良栽培品种。19 世纪中叶欧洲育种者利用含抗晚疫病基因的野世纪中叶欧洲育种者利用含抗晚疫病基因的野
6、生马铃薯与栽培种杂交生马铃薯与栽培种杂交,获得了抗晚疫病的品种。获得了抗晚疫病的品种。核桃与山核桃属间杂种,具有高度抗寒性,高产核桃与山核桃属间杂种,具有高度抗寒性,高产和具有很高利用价值的果实。和具有很高利用价值的果实。2022-12-16园艺植物育种学 田振东93.丰富作物的变异类型,提高园艺植物的品质和丰富作物的变异类型,提高园艺植物的品质和观赏价值观赏价值 以花卉的色泽为例,由单一物种起源的花卉如香以花卉的色泽为例,由单一物种起源的花卉如香豌豆、翠菊、旱金莲、牵牛花等花色往往比较单调豌豆、翠菊、旱金莲、牵牛花等花色往往比较单调,而而由若干个野生种杂交起源的花卉如唐昌蒲、香石竹、由若干个
7、野生种杂交起源的花卉如唐昌蒲、香石竹、大丽花、蔷薇类则花色丰富多彩。大丽花、蔷薇类则花色丰富多彩。鹿子百合与山百合杂交后代与鹿子百合回交一代鹿子百合与山百合杂交后代与鹿子百合回交一代就可获得花瓣大而反卷、花色带红的美丽新品种。就可获得花瓣大而反卷、花色带红的美丽新品种。2022-12-16园艺植物育种学 田振东10 美国著名育种学家布尔班克,用英格兰野生白雏菊和美国著名育种学家布尔班克,用英格兰野生白雏菊和美国栽培白雏菊杂交,以后又分别与德国和日本的白雏菊美国栽培白雏菊杂交,以后又分别与德国和日本的白雏菊杂交,通过亚美欧三洲杂交,通过亚美欧三洲4个雏菊类型杂交经过多年选育,个雏菊类型杂交经过多
8、年选育,培育出可以和菊花媲美的具有超强杂种优势的纯白沙塔斯培育出可以和菊花媲美的具有超强杂种优势的纯白沙塔斯雏菊,花径达雏菊,花径达 10-17.5 cm,闻名于全世界闻名于全世界。2022-12-16园艺植物育种学 田振东114.创造新的雄性不育源创造新的雄性不育源 现代育种学利用远缘杂交的手段导入胞质不育基现代育种学利用远缘杂交的手段导入胞质不育基因或破坏原来的质核协调关系育成番茄、南瓜、白菜因或破坏原来的质核协调关系育成番茄、南瓜、白菜等多种作物质核不育的雄性不育系和保持系。等多种作物质核不育的雄性不育系和保持系。萝卜与大白菜杂交选育出萝卜胞质的大白菜雄性萝卜与大白菜杂交选育出萝卜胞质的
9、大白菜雄性不育系。不育系。2022-12-16园艺植物育种学 田振东125.探索研究生物进化探索研究生物进化 远缘杂交后代中可再现物种进化过程中所出现的远缘杂交后代中可再现物种进化过程中所出现的一系列中间类型和新种类型一系列中间类型和新种类型,可为研究物种的进化历史可为研究物种的进化历史和确定物种间的亲缘关系提供实验根据和确定物种间的亲缘关系提供实验根据,有助于进一步有助于进一步阐明某些物种或类型形成与演变的规律阐明某些物种或类型形成与演变的规律,进而利用这些进而利用这些规律创造新物种。规律创造新物种。2022-12-16园艺植物育种学 田振东13 P.cerasifera P.spinosa
10、樱桃李樱桃李(2x=aa=16)黑刺李黑刺李(2x=bbcc=32)黄果肉色黄果肉色红花青素色红花青素色绿果肉色绿果肉色蓝花青素色蓝花青素色欧洲李欧洲李(2x=aabbcc=48)F1(3x=abc=24)P.domestica染色体加倍染色体加倍 例如以黑刺李与樱桃李杂交例如以黑刺李与樱桃李杂交,Fl 加倍后加倍后,得到双二倍体得到双二倍体,其特征与欧洲李相似其特征与欧洲李相似,而且和欧洲李杂交亲和性良好而且和欧洲李杂交亲和性良好,从从而提出了关于欧洲李起源于上述种间杂交的观点。而提出了关于欧洲李起源于上述种间杂交的观点。2022-12-16园艺植物育种学 田振东14http:/ 田振东15
11、 人类最早栽培的小麦,每个小穗只结一粒小麦,它是一种具有一组“AA”染色体的 2 倍体种。大约在公元前9000年,一粒小麦与拟斯卑尔脱山羊草(染色体组为BB)天然杂交后,进化为每个小穗上结两粒种籽,具有“AABB”染色体组型的4倍体小麦新物种野生二粒小麦,这是小麦进化中的第一次远缘杂交。第二次远缘杂交发生在公元前5000年。二粒小麦同一种田间野草“粗山羊草”(染色体组为DD)发生的天然杂交,后经自然变异和人工选择,形成了我们现在种植的染色体组为“AABBDD”的 6 倍体小麦普通小麦。2022-12-16园艺植物育种学 田振东172022-12-16园艺植物育种学 田振东18小麦锈病偃麦草20
12、22-12-16园艺植物育种学 田振东19小麦偃麦草 通过小麦远缘杂交研究,培育成了一些杂种新类型和小偃4、5、6号小麦新品种,特别是小偃 6号在生产中表现最为突出,小偃6号作为陕西省骨干小麦品种持续了15年,累计推广面积1.2亿亩,增产粮食60亿斤。小偃6号:抗倒伏、抗干旱、抗病力强、穗长早熟2022-12-16园艺植物育种学 田振东21(二)远缘杂交的特点(二)远缘杂交的特点1.远缘杂交不亲和性远缘杂交不亲和性(Incompatibility)难交配性难交配性 种属间的远缘杂交,尤其是属以上杂交,由于亲种属间的远缘杂交,尤其是属以上杂交,由于亲缘关系较远,在长期进化过程中,形成了各种隔离机
13、缘关系较远,在长期进化过程中,形成了各种隔离机制,制,受精过程很难进行受精过程很难进行,致使杂交不能正常结实和获,致使杂交不能正常结实和获得种子。得种子。2022-12-16园艺植物育种学 田振东222.远缘杂种远缘杂种的难育性的难育性(nonviability)雌、雄配子虽然能够交配或通过采用克服杂难交雌、雄配子虽然能够交配或通过采用克服杂难交配性措施产生了受精卵配性措施产生了受精卵,但这种受精卵与胚乳或与母体但这种受精卵与胚乳或与母体的生理机能不协调的生理机能不协调,不能发育成健全的种子。不能发育成健全的种子。“流产流产”有时种子在形态上虽已形成有时种子在形态上虽已形成,但不能发芽或发芽但
14、不能发芽或发芽后不能发育成正常的植株。后不能发育成正常的植株。2022-12-16园艺植物育种学 田振东233.杂种杂种难难稔性(稔性(Sterility)远缘杂种远缘杂种 F1代虽然能够长成植株代虽然能够长成植株,但由于生理上但由于生理上不协调而不能形成正常生殖器官,不协调而不能形成正常生殖器官,或虽能正常开花,或虽能正常开花,但由于减数分裂形成配子时染色体连会发生紊乱,不但由于减数分裂形成配子时染色体连会发生紊乱,不能产生正常配子,导致杂种不能繁殖后代(能产生正常配子,导致杂种不能繁殖后代(F2代)。代)。2022-12-16园艺植物育种学 田振东244.远缘杂种后代分离的广泛性和不规则性
15、远缘杂种后代分离的广泛性和不规则性 远缘杂交后代分离比种内分离更为复杂,且无一远缘杂交后代分离比种内分离更为复杂,且无一定规律。远缘杂交由于亲本间的基因组成存在着较大定规律。远缘杂交由于亲本间的基因组成存在着较大差异,杂种的染色体组型也往往有所不同,因而造成差异,杂种的染色体组型也往往有所不同,因而造成杂种后代不规则的分离。杂种后代不规则的分离。性状常有返亲趋势性状常有返亲趋势。性状分离延续。性状分离延续多多代。代。2022-12-16园艺植物育种学 田振东25例如:黑刺梨(例如:黑刺梨(2n=32)与桃(与桃(2n=16)之间的杂之间的杂种种,后代染色体有后代染色体有2n=32,2n=24,
16、2n=16等。等。具有具有2n=32 的实生苗性状与黑刺梨相似,而的实生苗性状与黑刺梨相似,而2n=24 的实生苗,则有很多变异,有些与一个的实生苗,则有很多变异,有些与一个亲本相似,有些与另一个亲本相似,甚至有些亲本相似,有些与另一个亲本相似,甚至有些与李属的其他种相似。与李属的其他种相似。2022-12-16园艺植物育种学 田振东265.远缘杂种的杂种优势远缘杂种的杂种优势 远缘杂种常由于遗传上或生理上的不协调而表现生远缘杂种常由于遗传上或生理上的不协调而表现生活力的衰退。活力的衰退。但有些远缘杂种能表现出非常明显的优势。但有些远缘杂种能表现出非常明显的优势。特别是在生活力特别是在生活力,
17、抗性、品质等特性上尤为明显。抗性、品质等特性上尤为明显。双重杂种优势(双重杂种优势(Double heterosis)如柑橘类属间杂种如柑橘类属间杂种“枳橙枳橙”,其生长势比枳壳旺盛,其生长势比枳壳旺盛,并保持了枳壳对衰退病的抗性,是柑橘的优良砧木。并保持了枳壳对衰退病的抗性,是柑橘的优良砧木。籼稻与粳稻杂交水稻杂种优势突出。籼稻与粳稻杂交水稻杂种优势突出。2022-12-16园艺植物育种学 田振东27二、远缘杂交的障碍与克服途径2022-12-16园艺植物育种学 田振东28(一)远缘杂交难交配性及其克服途径一)远缘杂交难交配性及其克服途径 远缘杂交难交配性常表现为远缘杂交难交配性常表现为:种
18、间柱头环境和柱头分泌物差异太大种间柱头环境和柱头分泌物差异太大,致使花粉致使花粉在异种植物的柱头上在异种植物的柱头上不能发芽不能发芽;花粉管生长缓慢或花粉管太短花粉管生长缓慢或花粉管太短,不能进入子房不能进入子房到到达胚囊达胚囊;花粉管虽能进入子房到达胚囊花粉管虽能进入子房到达胚囊,但但不能正常受精不能正常受精,或只有卵核或极核发生单受精等。或只有卵核或极核发生单受精等。发生在受精之前,通常称为配子不亲和性发生在受精之前,通常称为配子不亲和性。2022-12-16园艺植物育种学 田振东29克服远缘杂交难交配性的常用方法克服远缘杂交难交配性的常用方法 1.选择适当亲本并注意正反交选择适当亲本并注
19、意正反交 当两个物种间进行杂交时,利用两个物种的当两个物种间进行杂交时,利用两个物种的不同变种或品种测交,并进行正反交,确定适当母不同变种或品种测交,并进行正反交,确定适当母本是克服远缘杂交难交配性的有效措施。本是克服远缘杂交难交配性的有效措施。栽培种为母本栽培种为母本倍性高的为母本倍性高的为母本以杂种做母本以杂种做母本2022-12-16园艺植物育种学 田振东302022-12-16园艺植物育种学 田振东31 2.采用特殊的授粉方法采用特殊的授粉方法(1)混合授粉法)混合授粉法(2)重复授粉法)重复授粉法(3)射线处理法)射线处理法 (4)提前或延迟授粉法)提前或延迟授粉法2022-12-1
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