远缘杂交.ppt
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,远缘杂交及其在育种中的作用,本章目录,一:
天然和人工远缘杂交。
二:
远缘杂交的意义和特点。
三:
植物远缘杂交的亲和性。
四:
远缘杂交的困难及克服方法的探索。
五:
远缘杂交在园艺植物中育种的应用。
远缘杂交的概念,远缘杂交通常指分类学上不同种、属以上类间的杂交,所以又叫分类学杂交。
种是隔离的种群,自然界存在种种不同的隔离机制。
它们分为两大类:
外部隔离机制(地理隔离、季节隔离和生态隔离)和内部隔离机制(生殖隔离)。
第一节:
天然和人工远缘杂交,尽管自然界植物种间存在种种隔离机制,然而在全球范围内天然发生的植物远缘杂交并不罕见。
另外,在过去的100年里,育种学家也进行了大量的人工远缘杂交育种。
种间杂交:
山荆子三叶海棠;,属间杂交:
拉威山楂德国欧楂;紫叶李宫粉梅,紫叶李宫粉梅,第二节远缘杂交的意义和特点,以花卉的色彩为例,由若干个种杂交起源的花卉如唐菖蒲、香石竹、大丽花等花色艳丽多彩,而由单一物种起源的花卉如香豌豆、旱金莲等花色比较单调少变。
昆明植物研究所用四季海棠做母本与球根海棠远缘杂交,在F1中选育出叶色艳丽,花朵高度重瓣,抗寒的樱桃海棠,
(一)创造更为丰富多彩的变异类型,
(二)把异种(属)的抗性基因导入栽培品种,通过远缘杂交利用野生类型的高度抗病性和对环境胁迫(高温、干旱、寒冷和高湿)的抵抗能力来改善栽培品种。
例如核桃与山核桃属间杂种,具有高度的抗寒性、高产和具有高度价值的果实,山核桃,利用远缘杂交的手段导入胞质不育的基因或破坏原来的质核关系育成多种作物质核不育的雄性不育系和保持系。
(三)为利用杂种优势创造新的雄性不育系,(四)创造新作物,用近缘野生种和栽培品种杂交,使变异范围超过常规杂交似乎较易做到,而远缘杂交创造新的作物则难度较大。
贝达,美洲葡萄与河岸的杂种,巴柯,欧亚种与河岸的杂交,早酥梨与八云梨,华酥梨,欧洲李樱桃李黑刺李,食用香蕉野生尖叶蕉长梗蕉,苹果梨秋子梨沙梨,杏李杏中华李,巴梨南国梨,锦香梨,(五)诱导单倍体,(六)利用双重杂种优势,远缘杂交由于亲本间遗传差异很大,在育性正常的情况下比一般品种间杂交有更强的杂种优势。
如水稻的籼粳亚种间杂交。
(七)探究植物的进化和起源,大量的实践证明远缘杂交是许多物种的起源方式,为研究物种的进化提供试验依据。
种间杂交,二远缘杂交的特点,
(一)不同类群植物种间杂交难易悬殊不同类群的植物种间杂交亲和性差异极为悬殊,因此远缘杂交和常规品种杂交从规划育种目标,亲本选配到育种都有较多不同的特点,首先应该注意的是远缘亲本杂交的亲和性。
(二)根据杂交,杂种的表现策划比较现实的育种目标对亲和性较差的组合而言,首先是获得真正的杂种,然后才可以策划达到什么样的育种目标。
由于人们很难掌握远缘杂交后代的遗传表现,只能在想象中组合成一种杂交产物。
(三)在亲本选配上把亲和性好坏放在突出地位对于存在不亲和性问题的类群,必须十分重视亲本间交配的亲和性。
如杜鹃花属,葡萄属,松属等,属内都存在亚属内种间亲和而亚属内种间不亲和的规律,在选配亲本时一般在亚属范围内选配,非要选配亚属内亲本时就需要采取一些克服远缘亲本间杂交不亲和的措施。
亲和性差异有时还表现在正反交上,如以兰花葱做母本和疏花花葱杂交时亲和性良好,但反交亲和性很差,甚至颗粒无收。
吴定华于1963-1990年曾先后用13个番茄栽培品种(系)作母本和10个番茄野生种进行远缘杂交,结果发现其中醋栗番茄,多毛番茄,小花番茄,契斯曼尼番茄等的亲和性包括孕性,育性等均远高于秘鲁番茄,智利番茄等。
四远缘杂种难育由于双亲基因型差别很大,远缘杂种幼胚发育很不正常,常用幼胚离体培养,胚芽接等方法克服其难育性。
五,杂交后代分离缺乏规律,常有返亲趋势远缘杂交的双亲染色体同源性较差,导致杂种减数分裂紊乱,后代性状分离复杂而缺乏规律,后代性状难于预测,由于中间类型不太健全和稳定,容易在后代中消失,所以杂种后代整体上有返回亲本类型的趋势,且性状分离会延续多代,不易稳定等,第三节植物远缘杂交的亲和性,远缘杂交时,由于双亲的亲缘关系较远,遗传差异大,染色体数目或结构也不同,生理上也常不协调,这些都会影响受精过程。
常见的现象有:
花粉不能在异种柱头上萌发;花粉虽能萌发,但花粉管不能伸入柱头;或花粉管进入柱头后,生长缓慢,甚至破裂;或花粉管虽生长正常,但长度不够等原因而不能达到子房;花粉管即使达到了子房,雌、雄配子不能结合、受精而形成合子。
这就是远缘杂交的不亲和性。
一亲缘关系的亲疏通常异种双亲亲缘关系越远则杂交亲和性越差,不同,属、不同亚属的种间杂交比同属、同亚属的种间杂交亲和性差,欧亚种红地球红提葡萄,山葡萄,真葡萄亚属,乌葡萄,园叶葡萄,园叶葡萄属,(无生殖隔离),(无生殖隔离),(有生殖隔离),二不同类别植物远缘杂交亲和性差异很大,通常有性繁殖的一、二年生草本植物在生殖隔离机制方面比无性繁殖及多年生木本植物完善发达,它们中间杂交亲和性差,天然发生的远缘杂交种很少。
西府海棠,山荆子,海棠花,西府海棠是山荆子与海棠花的种间杂交种,杨和柳的属间远缘杂交的结果,三从现有分类系统中寻找和育种对象亲缘关系最近的种类。
四杂交亲和性与染色体倍性常有密切联系,塞浦路斯仙客来黎巴嫩仙客来双亲染色体组都是2n=30,第四节远缘杂交的困难及克服方法的探索,一远缘杂交的难配性及克服的方法,
(一)远缘杂交的难配性,远缘杂交的难配性指育性正常的父母本杂交授粉后,不能形成健全的杂交种子,常表现为花粉不能在柱头上萌发,花粉管不能伸入花柱,花粉管生长缓慢不能到达子房,
(二)克服难配性方法的探索,1探索有利于克服难配性的亲本选择及组培配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,会影响其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成功率,必须注意亲本的选配。
2染色体加倍法在用染色体数目不同的亲本杂交时,先将杂色体数目少的亲本人工加倍后再杂交,可提高杂交结实率。
3桥梁(媒介)法如果两个种直接杂交有困难时,可先通过第三者作为桥梁,以亲本之一与桥梁品种杂交,将其杂种人工加倍后,再和另一亲本杂交,便可获得成功。
4采用特殊的授粉方法用混合花粉授粉重复授粉及提前或延迟授粉5花柱及花粉的处理花柱短截和柱头的移植子房受精和试管受精花器的理化处理6细胞融合二远缘杂种夭亡、难育、难稔及克服方法的探索
(一)远缘杂种夭亡、难育、难稔远缘杂交有时虽然能够受精,但由于染色体,基因不平衡,核质不平衡,胚、胚乳及母体组织间不协调,致使杂种夭亡和难育。
其具体表现是:
1受精后幼胚不能发育,或中途停止发育;2能形成幼胚,但幼胚畸形、不完整;3幼胚完整,但没有胚乳或极少胚乳;胚和胚乳虽发育正常,但胚和胚乳间形成糊粉层似的细胞层,妨碍了营养物质从胚乳进入胚
(二)克服方法的探索,
(1)幼胚的离体培养将杂种幼胚进行人工离体培养,以调整杂种胚发育的外界条件,改善杂种胚、胚乳和母体组织间的生理不协调性,可获得杂种并大大提高结实率。
(2)杂种染色体加倍法当远缘杂交的双亲染色体组或染色体数目不同而缺少同源性,致使F1在减数分裂时,染色体不能联合或很少联合,不能形成足够数量的、具有生活力的配子而造成不育时,通过杂种染色体加倍获得双二倍体,便可有效地恢复其育性。
(3)回交法染色体数目不同的两亲杂交所得的杂种,其产生的雌、雄配子并不都是完全无效的。
其中有些雌配子可接受正常花粉受精结实;或能产生有生活力的少数花粉。
所以用亲本之一对杂种回交,可获得少量杂种种子。
(4)延长杂种的个体寿命远缘杂种的育性有时也受外界条件的影响,延长杂种生育期,可促使其生理机能逐步趋向协调,生殖机能及育性得到一定程度的恢复,高加索百合,山牵牛百合,二者杂交后播种第一年未开花,第3,4年得到空种子,第七年才得到发芽能力的种子,命名紫罗兰香百合,紫罗兰香百合,5改善营养剂环境条件6逐代选择提高稔性三远缘杂种的返亲遗传及剧烈分离返亲遗传回复双亲本的趋势遗传分离大、无规律、分离世代长、不稳定对远缘杂交选育:
1扩大分离世代的群体,以保证群体中有比较符合的育种目标个体出现2在杂种后代中除注意目标性状的选择还要注意选择稔性较好的株系3用精心选择和回交等措施克服返亲遗传第五节远缘杂交在园艺作物育种中应用远缘杂交通过引入异种的有利基因,可以改良栽培品种的品质特性,甚至可以合成新的物种,从而显著地扩大和丰富园艺植物育种的基因库,促进种间基因的交流,并因此受到广泛的重视.例如,杏与李;梅与毛樱桃等。
思考题1自然界种间存在哪些隔离机制,理解种是隔离的种群?
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