第十章远缘杂交育种
远缘杂交
• • • • • 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）。
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
（无生殖 隔离）
真葡萄 亚属
欧亚种
（有生殖 红地球红提葡萄 隔离）
园 叶 葡 萄 属
山葡萄
乌 葡 萄
园叶葡萄
（无生殖隔离）
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。
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
（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。 巴柯
贝达
美洲葡萄与 河岸的杂种
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
作物育种学各章主要知识点（杨存义）
作物育种学各章主要知识点（杨存义）《植物育种学》（杨存义）绪论一、名词解释1. 作物品种：是人类在一定的生态条件和经济条件下，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要，根据人类的需要所选育的某种作物遗传特性稳定、性状一致、特性明显的一定群体。
2．优良品种是指在一定地区和耕作栽培条件下符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。
二、填空题1．每个作物品种一般都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都是具有地区性和时间性。
2．作物品种可分为纯系品种、杂种品种、综合品种、五性系品种。
3. 作物进化决定于3个基本因素：变异、遗传、选择。
三、简答题1．优良品种在发展农艺生产中的作用主要有：1）提高单位面积产量2）改进产品品质3）保持稳产性和产品品质4）扩大作物种质面积5）有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。
2．作物育种学的基本任务是什么？1）研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上，发掘、研究和利用各有关作物资源；2）并根据各地区的育种目标和原有品种基础，采用适当的育种途径和方法，选育适于该地区生产发展的高产、稳产、优质、抗（耐）病虫害及环境胁迫、生育期适当、适应性较广的优良品种或杂种以及新作物；3）在其繁殖、推广过程中，保持和提高其种性，提供数量多、质量好、成本低的生产用种，促进高产、优质、高效农业的发展。
3．作物育种学的主要内容：1）育种目标的制订及实现目标的相应策略；2）种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；3）选择的理论与方法；4）人工创造变异的途径、方法和技术；5）杂种优势利用的途径和方法；6）目标性状的遗传、鉴定及选育方法；7）作物育种各阶段的田间实验技术；8）新品种的审定、推广和种子生产。
4．现代作物育种的发展动向主要表现在以下几方面：1）育种目标要求要高。
现代农业对新品种不仅要求进一步提高单产潜力，增强对多种病虫害及环境胁迫的抗耐性，广泛的适应性；而且还要求具有优良的产品品质和适应机械操作的特性等。
远缘杂交育种课件
远缘杂交后代可再现物种进化中的中间类 型、新种类型。
如：樱桃李（ 2n=aa=16 ）×黑刺李
（ 2n=bbcc=32 ） F1 李）
双二倍体（欧洲
远缘杂交育种课件
5、诱导单倍体 虽然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。
据不完全统计：通过远缘杂交已在12个 物种中成功地诱导出孤雌生殖的单倍体。
远缘杂交育种课件
二、克服远缘杂交不亲和性的方法 1、选择适当亲本，并注意正反应
选择亲本时，除了根据育种目标，选择具 有最多优良性状的类型作杂交亲本外，还必须 考虑到远缘杂交不亲和的特点，选择和选配适 当亲本，以提高远缘杂交的成功率。
远缘杂交育种课件
1）同一物种的某一品种或类型与另一物种的不 同品种或类型之间存在较大的亲和性差异。 如：芥菜（卷心刈菜）× 黑芥（加州褐子） F1（0.07%）； 芥菜（紫高菜）× 黑芥（加州褐子） F1 （0.78%）。
有利于克服远缘杂交不亲和性，若父母本均为 第一次开花的幼龄杂种，则远缘杂交更容易进 行。
远缘杂交育种课件
2、混合花粉和多次重复授粉 混合花粉：若干种或品种的远缘花粉混合；远缘 花粉＋杀死的母本花粉 如：防城金花茶×山茶 原因：被杀死的可亲和花粉能够提供父本不亲和 花粉管生长及进入柱头所必须的物质。
远缘杂交育种课件
2、F1染色体加倍 用秋水仙素对F1染色体加倍，形成双二倍
体，不仅可提高杂种的可育性，而且也可获得 不分离的纯合材料。再经加工，可选育出某些 双二倍体的新类型。染色体加倍法有时会大大 缩短育种年限。
远缘杂交育种课件
3、诱导单倍体 远缘杂种F1的花粉虽大多数是不育的，但也有
作物育种学总论习题
《作物育种学总论》习题第一章育种目标1.名词术语：育种目标、生物产量、经济产量、收获指数、株型育种、高光效育种2.现代农业对作物品种有哪些基本要求？3.制订育种目标的原则是什么？4.作物育种的主要目标性状有哪些？5.怎样才能正确制订出切实可行的育种目标？6.为什么通过矮秆育种能提高作物的单产？7.针对你所熟悉的某一地区制订某一个作物的育种目标，并说明其理由。
第二章作物的繁殖方式及品种类型1.简述小麦、玉米、棉花、大豆等作物的花器构造及开花习性。
哪些花器构造和开花习性有利于异花授粉？哪些花器构造和开花习性有利于自花授粉？2.结合具体作物简述自交和异交的遗传效应。
3.农作物品种有哪些类型、各有哪些基本特性？4.不同类型的品种群体的育种特点是什么第三章种质资源1.概念解释：种质资源、起源中心、初生中心、次生中心、原生作物、次生作物、遗传多样性中心、基因银行、初级基因库、次级基因库、三级基因库2.简述种质资源在作物育种中的作用。
3.简述本地种质资源的特点与利用价值。
4. 简述外地种质资源的特点与利用价值。
5.Vavilov起源中心学说在作物育种中有何作用？6.如何划分初生中心与次生中心？7.试述作物种质资源研究的主要工作内容与鉴定方法。
8.建拓作物基因库有何意义？如何建拓作物基因库？9.建立作物种质资源数据库有何意义？如何建立作物种质资源数据库？10.发掘、收集、保存种质资源的必要性与意义何在？第四章引种与驯化1.引种驯化的概念及基本原理是什么？2.影响引种的因素和引种规律是什么？第五章选择育种1.试述选择育种的基本原理及程序。
第六章杂交育种1.杂交育种按其指导思想可分为哪两种类型？各自的遗传机理是什么？2.为什么说正确选配亲本是杂交育种的关键？有何重要意义？3.如何理解杂交育种亲本选配的四条原则？4.选用遗传差异大的材料作亲本有何利弊？如何理解双亲来源地远近与双亲亲缘关系远近的关系？5.为什么要求双亲应具有较高的配合力？6.为什么说杂交方式是影响杂交育种成败的重要因素之一？杂交方式有哪些？试说明在单交、三交、四交、双交等杂交方式中，每一亲本遗传比重如何？为什么在三交和四交中要把农艺性状好的亲本放在最后一次杂交？7.解释系谱法、混合法、衍生系统法、单粒传法，简述它们各自的工作要点。
作物育种学：第十章 杂种优势利用
中国杂交水稻早期种植情况
年
1976 1980 1985
面积（万亩）
水稻 杂交稻 %
54326 201.6 0.39 50817 7183.1 14.13 47757 12628 26.44
亩产（公斤）
水稻
231.5 275.5 351.9
杂交稻 增产
280.0 48.5 353.1 77.6 431.5 79.6
指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与当地推广品种或对 照品种（CK）同一性状数值差值的比率。
F1 - CK 超标优势（%）=
CK
ⅹ100%
4、杂种优势指数(index of heterosis):
指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与双亲
（P1和P2）同一性状的平均值的比率。
F1
杂种优势指数（%）=
项目
粒行数 行粒数 百粒重 出籽率 穗长 穗粒重
平均优势（%） 8
29
32
5
19 94
高粱7种性状的杂种优势表现
（引自：卢庆善等，1994）
性状
小区产量 穗粒重 千粒重 穗粒数 穗长
平均 位
超亲优势分布次数
优势 次 F>HP HP>F>LP （%）
F<LP
138.3 2 67
5
8
116.4 4 48
大的多，据此建议利用单交种，只是由于
当时自交系水平较低，单交种成本太高没 能实现。
3） 1916-1918年： Jones提出培育双交 种，为杂交种生产 开辟了新途径。
×
单 交
×
种
×
单 交 种
双交种
4）1920-1925年： 双交种Burr-Leammg 在新英格兰推广。
常规杂交、回交、远缘杂交
实密集而适于机械收获的新类型。
2.创造雄性不育新类型
在一代杂种优势利用中，利用雄性不育系是简化 制种手续的重要手段。但是一些作物尚未发现雄 性不育，有人进行栽培番茄与L.recemigerum的种 间杂交选育了细胞质雄性不育的类型。
3.提高作物的抗病性和抗逆性
• 注意：当试材植株较大时，株数可适当减少，反 之，可适当增加。
F2是剧烈分离的世代，也是注重选择的世代，入选的目 标株应单株自交留种。
• 3、杂种三代F3：按F2入选的单株后代（株系） 为小区分别播种，每小区50株。10个小区设一ck， 淘汰不良株系，优系中选优株自交，单株留种。 系内高度一致者可升级鉴定。
念念克服方法克服方法主要表现主要表现染色体加倍染色体加倍回交法回交法改善营养条件改善营养条件延长培育世代加强选择延长培育世代加强选择营养体正常开花能否产生有活力的配子能否完成正常受精不能结籽远缘杂交后代由于生理上的不协调而不能形成生殖器官或由于减数分裂过程中染色体不能正常联会不能产生正常配子而不能结籽的现象第三节第三节远缘杂种的分离选择和培育远缘杂种的分离选择和培育远缘杂种的分离特点远缘杂种的分离特点远缘杂种的选择和培育远缘杂种的选择和培育一远缘杂种的分离特点一远缘杂种的分离特点综合性状类型综合性状类型亲本性状类型亲本性状类型新物种类型新物种类型一分离的剧烈和无规律性远缘杂种与品种间杂种一样从f2起发生分离但是分离的范围远较品种间杂种广泛后代中不仅出现杂种类型还出现与亲本相似的类型或亲本所没有的新类型种剧烈分离现象往往延续许多世代而不易稳定
第三节 杂交后代的选择
园艺植物种类繁多，繁殖方式各有不同， 杂种后代的选择方法也多样。 有性繁殖园艺植物的杂交后代选择常用系 谱法、混合选择法和单子传代法。
作物育种学总论习题
《作物育种学总论》习题第一章育种目标1.名词术语：育种目标、生物产量、经济产量、收获指数、株型育种、高光效育种2.现代农业对作物品种有哪些基本要求？3.制订育种目标的原则是什么？4.作物育种的主要目标性状有哪些？5.怎样才能正确制订出切实可行的育种目标？6.为什么通过矮秆育种能提高作物的单产？7.针对你所熟悉的某一地区制订某一个作物的育种目标，并说明其理由。
第二章作物的繁殖方式及品种类型1.简述小麦、玉米、棉花、大豆等作物的花器构造及开花习性。
哪些花器构造和开花习性有利于异花授粉？哪些花器构造和开花习性有利于自花授粉？2.结合具体作物简述自交和异交的遗传效应。
3.农作物品种有哪些类型、各有哪些基本特性？4.不同类型的品种群体的育种特点是什么第三章种质资源1.概念解释：种质资源、起源中心、初生中心、次生中心、原生作物、次生作物、遗传多样性中心、基因银行、初级基因库、次级基因库、三级基因库2.简述种质资源在作物育种中的作用。
3.简述本地种质资源的特点与利用价值。
4. 简述外地种质资源的特点与利用价值。
5.Vavilov起源中心学说在作物育种中有何作用？6.如何划分初生中心与次生中心？7.试述作物种质资源研究的主要工作内容与鉴定方法。
8.建拓作物基因库有何意义？如何建拓作物基因库？9.建立作物种质资源数据库有何意义？如何建立作物种质资源数据库？10.发掘、收集、保存种质资源的必要性与意义何在？第四章引种与驯化1.引种驯化的概念及基本原理是什么？2.影响引种的因素和引种规律是什么？第五章选择育种1.试述选择育种的基本原理及程序。
第六章杂交育种1.杂交育种按其指导思想可分为哪两种类型？各自的遗传机理是什么？2.为什么说正确选配亲本是杂交育种的关键？有何重要意义？3.如何理解杂交育种亲本选配的四条原则？4.选用遗传差异大的材料作亲本有何利弊？如何理解双亲来源地远近与双亲亲缘关系远近的关系？5.为什么要求双亲应具有较高的配合力？6.为什么说杂交方式是影响杂交育种成败的重要因素之一？杂交方式有哪些？试说明在单交、三交、四交、双交等杂交方式中，每一亲本遗传比重如何？为什么在三交和四交中要把农艺性状好的亲本放在最后一次杂交？7.解释系谱法、混合法、衍生系统法、单粒传法，简述它们各自的工作要点。
远缘杂交的遗传学效应和远缘杂种不育性的克服方法
远缘杂交的遗传学效应和远缘杂种不育性的克服方法远缘杂交的遗传学效应内容导读远缘杂交就是不同种间属间甚至亲缘关系更远的物种之间的杂交。
新教材中出现了远缘杂交有关的简答题（如下所示），以下通过试题解析和实例分析拓展远缘杂交有关的知识。
01试题：油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产，萝卜具有抗线虫病基因。
科研人员以萝卜和油菜为亲本杂交，通过下图所示途径获得抗线虫病油菜。
(1)自然界中，油菜与萝卜无法通过杂交产生可育后代，其原因是，与种植单一品种相比，在不同地块种植不同品种油菜，可增加的多样性。
(2)F1植株高度不育的原因是，将异源多倍体与亲本油菜杂交（回交)，获得的B C1植株体细胞中的染色体组成为(用字母表示）。
获得的B C2植株个体间存在胞囊线虫抗性的个体差异，其原因是不同植株获得的不同。
(3)从B C2植株中筛选到胞嚢线虫抗性强的个体后，使其抗性基因稳定转移到油菜染色体中并尽快排除萝卜染色体的方法是。
(4)除上图所示获得抗线虫病油菜的途径外，还可采用技术定向获得抗线虫病油菜。
通常在田间种植抗线虫病油菜的同时，间隔种植少量非抗线虫病油菜或其他作物，该做法能使胞囊线虫种群。
答案：（1）生殖隔离基因（2）减数第一次分裂前期染色体不能发生联会A A C C R R（基因组）的染色体（3）与油菜多代杂交（回交）（4）基因工程抗性基因频率上升速率减缓解析：综合考查育种方法的应用，重在理解细胞融合的染色体的变化以及杂交育种的相关知识的分析。
（1）自然界中油菜与萝卜是两个物种，存在生殖隔离，无法通过杂交产生可育后代；与种植单一品种相比，在不同地块种植不同品种油菜，可增加基因的多样性。
（2）由分析可知，F1植株属于萝卜A A C C和油菜R R为亲本的杂交种，其染色体组成为A C R，由于该品种没有同源染色体，减数第一次分裂时染色体不能联会，因而高度不育。
将异源多倍体A A C C R R形成的配子为A C R与亲本油菜A A C C形成的配子为A C杂交（回交），获得B C1的染色体组为A A C C R。
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第十章 远缘杂交育种
一 学时数：2
二 教学目标：
了解远缘杂交的作用；重点掌握远缘杂交的困难及其克服方法，远缘杂交后
代分离特点及处理方法
三 教学重点：远缘杂交的困难及其克服方法，远缘杂交后代处理
四 教学难点：远缘杂交的困难及其克服方法
五 教学内容及教学过程：
1. 从植物分类中的纲、目、科、属、种引出远缘杂交概念：将植物分类学
上用于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交。5min
2. 通过一些远缘杂交成功的实例，说明远缘杂交在作物育种中的重要性：
（1）培育新品种和种质系；（2）创造新作物类型；（3）创造异染色体系；（4）
诱导单倍体；（5）有效利用杂种优势；（6）可以研究生物的进化。25min
3. 阐述远缘杂交的困难，主要表现在三个方面：远缘杂交的不亲和性；远
缘杂交杂种夭亡、不育；远缘杂交杂种后代疯狂分离等。针对远缘杂交遇到的困
难，提出解决远缘杂交不易成功的办法：亲本选择上，尽量以栽培种为母本，以
染体数目多的作母本，以品种间杂种为母本，通过广泛测交选择母本等；通过染
色体预先加倍法，通过桥梁品种法；或采用混合花粉授粉、重复授粉、提前或延
迟授粉、射线处理等特殊授粉法；外源激素处理和柱头手术、子房受精、试管受
精、体细胞融合等植物组织培养技术克服远缘杂交不亲和性。通过幼胚的离体培
养法，杂种染色体加倍法，回交法，延长杂种的生育期等方法克服杂种夭亡、不
育。通过F1染色体加倍法，回交法，诱导单倍体法，诱杂染色体易位等方法控
制远缘杂种后代的疯狂分离。 68min
4. 小结，布置思考题。2min.