第9章远缘杂交育种
远缘杂交育种
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
？
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。
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。
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。
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
第9章 远缘杂交育种
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
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
远缘杂交育种的定义
远缘杂交育种的定义远缘杂交育种是指通过不同品种或种属之间的交配，培育出具有优良性状的新品种或种群的一种育种方法。
远缘杂交育种在农业、园艺和植物育种领域中具有重要意义，可以增加遗传变异性，提高物种的适应性和抗逆性，丰富种质资源，促进新品种的创制和改良。
远缘杂交育种的基本原理是通过跨越物种间的遗传隔离，将不同物种的优良基因组合在一起，形成具有新性状和优势的后代。
这种育种方法可以克服物种内自交或近亲交配导致的基因固定和衰退，有效地提高物种的遗传潜力和适应性。
远缘杂交育种的过程包括选择亲本、授粉、后代选择和育种杂交。
选择亲本是远缘杂交育种的关键步骤，需要根据目标性状和亲本的遗传背景来选择合适的亲本进行交配。
授粉是将花粉从一种植物传递到另一种植物的花蕾上的过程，可以通过人工授粉或自然传粉的方式进行。
后代选择是根据目标性状对杂交后代进行筛选和评估，选择出具有优良性状的个体作为下一代的亲本。
育种杂交是将选出的优良个体进行再次杂交，以进一步提高目标性状和适应性。
远缘杂交育种的优点主要体现在以下几个方面：1. 增加遗传变异性：不同物种之间的交配可以带来更多的遗传变异，为育种提供更多的可能性和选择空间。
2. 提高抗逆性：远缘杂交可以引入抗病、抗虫、抗逆等性状，提高新品种的抗逆能力和生存竞争力。
3. 丰富种质资源：远缘杂交可以引入新的基因类型，丰富种质资源，为育种创新提供更多的材料基础。
4. 促进新品种的创制和改良：远缘杂交可以打破物种间的遗传壁垒，促进新品种的创制和改良，加快育种进程。
然而，远缘杂交育种也存在一些挑战和限制：1. 物种间的遗传隔离：不同物种之间的遗传隔离是远缘杂交育种的主要限制因素，需要克服物种间的生殖隔离和染色体配对障碍。
2. 杂种不稳定性：由于杂交后代的遗传背景复杂多样，杂种不稳定性是远缘杂交育种的一个主要问题，需要进行多代选择和后代交配来稳定杂种。
3. 遗传背景效应：远缘杂交会引入大量异源基因，可能导致遗传背景效应，影响杂交后代的表现和稳定性。
华中农业大学339《农业知识综合一》(园林)考试大纲
华中农业大学339《农业知识综合一》（园林）考试大纲园艺植物育种学考试大纲第一部分考试内容（范围）（含对知识点的掌握要求）第一章绪论（分值0-10%）1、学习目的与要求通过本章的学习，了解植物育种学的性质、任务和主要内容，遗传改良在作物生产发展中的作用；明确作物品种的概念，自然进化和人工进化与植物育种的关系。
2、考核知识点（1）识记：品种、自然进化和人工进化的概念。
（2）领会：自然进化和人工进化与植物育种的关系。
第二章作物的繁殖方式及品种类型(分值0-10%)1、学习目的与基本要求通过本章的学习，掌握作物的繁殖方式，作物的品种类型及其特点；了解植物自交和异交的遗传效应。
2、考核知识点（1）识记：作物的繁殖方式及其品种类型。
（2）领会：作物的繁殖方式与品种类型之间的关系，自交和异交的遗传效应。
第三章种质资源(分值5-20%）1、学习目的与要求要求了解种质资源在植物育种上的重要性，种植资源的类别及其特点；领会作物起源中心学说及其指导意义。
2、考核知识点（1）识记：种质资源的概念及其范畴；种植资源的类别及其特点；瓦维洛夫的起源中心学说。
（2）领会：领会作物起源中心学说及其指导意义。
第四章育种目标（分值0-10%）1、学习目的与要求通过本章的学习，了解制定植物育种目标的原则，掌握植物育种的主要目标。
2、考核知识点（1）识记：植物育种的主要目标。
（2）领会：作物产量构成因素及其相互关系，高产育种策略等。
第五章引种和选择育种（分值5-20%）1、学习目的与要求通过本章的学习，要求了解作物引种的意义和影响引种成功的因素，领会引种的基本原理和引种的基本步骤；掌握选择育种的基本原理、方法和程序。
2、考核知识点（1）识记：引种的基本原理；选择育种的基本原理；选择的基本方法；选择育种的程序。
（2）领会：植物发育特性与引种的关系及不同作物引种后的生长发育规律；作物自然变异的原因。
（3）综合应用：根据作物引种规律及其发育特性开展主要园艺作物引种。
园艺植物育种学
园艺植物育种学第一章绪论园艺植物育种学概念：研究选育园艺植物新品种的原理和方法的科学。
园艺植物育种的主要内容：根据人类需要利用自然变异以及利用品种间杂交、远缘杂交、人工诱变、离体组织培养和DNA分子改造等途径来创造新的变异，按照一定的目标进行选择，筛选出新品种。
进化：生物接受环境给予的刺激后产生形态和性状的改变，以适应现有的生境，这种演变发生的过程称为进化。
进化分为自然进化和人工进化。
达尔文把这些进化的要素归为变异、遗传和选择。
变异是选择的基础，遗传是选择的保证，选择是淘汰不良变异，积累优良变异的手段。
品种：指一个种内遗传特性稳定，经济价值较高，具有共同来源和一致性状的良种群体。
是育种的主要对象，同时也是栽培作物的基本单位。
新品种审定的主要内容：优良、适应、稳定、整齐、特异。
品系：育种过程中表现优良的株系。
良种：指在一定时间、一定的地区生产上有发展前途、栽培面积较大的品种。
园艺植物育种的基本途径：①雄性不育性的利用②远缘杂交创造新物种、新类型③花药培养和单倍体育种④诱变技术和诱变育种育种的传统方法：查（已有变异）引（已有变异）选（自然变异）育（创新变异）育种学的任务：根据生产和消费者对品种的要求，确定合适地育种目标，并根据园艺植物的遗传变异规律，不断地创造新种质，培育新品种，以满足生产和消费的需要。
第二章园艺植物的繁殖习性、品种类型和育种特点完全花：一朵具有花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群的花称完全花。
不完全花：缺少花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群一至三部分的花，称不完全花。
自交：雌雄同体的生物同一个体上的雌雄交配。
包括自花授粉和异花的同株授粉。
异交：不同个体上的雌雄交配。
自然异交率(%)：F1中显性性状个体数/ F1总个体数×100%自花授粉：雌蕊接受同一花朵的花粉叫自花授粉。
自花授粉植物：自然情况下，以自花授粉为主的植物叫做自花授粉植物。
特点：①兼有雌蕊和雄蕊的完全花②雌雄蕊同时成熟③不存在自交不亲和④花器结构有利于自花授粉常自花授粉植物：指那些有自花授粉习性，但花器结构不太严密，从而发生部分异花授粉的植物，又叫常自交植物。
《远缘杂交育种》课件
03
全球化和跨国育种合作
随着全球化进程的加速，跨国育种合作成为远缘杂交育种的重要趋势，
有助于整合全球资源、共享技术和经验，推动远缘杂交育种的发展。
提高远缘杂交育种效率的策略与建议
加强基础研究
加大对远缘杂交育种基础研究的投入，深入了解远缘物种间的遗传差异和杂种不育性的 机制，为提高育种效率提供理论支持。
综合利用多种育种技术
结合传统的杂交育种方法和现代生物技术，如基因转移、基因编辑等，提高杂种的遗传 改良效果。
加强国际合作与交流
积极参与国际育种合作项目，引进国外先进的育种理念和技术，促进远缘杂交育种技术 的共同进步。
THANK YOU
远缘杂交过程中，来自不同物种 的基因会发生重组，产生新的基 因组合。
遗传改良
通过远缘杂交，可以将不同物种 的优良性状转移到同一物种中， 实现遗传改良。
杂种优势
某些远缘杂交产生的杂种表现出 杂种优势，即兼具双亲的优良性 状，具有更强的适应性和竞争力 。
03
远缘杂交育种的技术与方法
远缘杂交育种的材料准备
远缘杂交育种涉及的物种间亲缘关系较远， 导致产生的杂种不育性较高，难以获得可育 的杂种子代。
杂种后代分离幅度大
远缘杂交产生的后代分离幅度大，多数表现为生长 缓慢、结实率低等不良性状，难以筛选出具有优良 性状的个体。
繁殖障碍
由于杂种不育性高，难以通过正常的有性繁 殖方式获得大量杂种子代，需要采用无性繁 殖技术进行扩繁。
远缘杂交育种在玉米上的应用
总结词
增强抗性和适应性
详细描述
通过远缘杂交育种，将不同地区的玉米种质 资源进行融合，培育出具有抗旱、耐盐碱、 抗病虫害等优良性状的玉米新品种，提高其 在不同环境下的适应性和产量。
作物育种复习题
《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。
第9章远缘杂交育种
二、 远缘杂交的困难及其克服的方法
（一）三大困难 1、杂交不亲和（不可交配性）。 2、杂种夭亡、或不育。 3、杂种后代性状分离范围大，时间长，不易
稳定，即“疯狂分离” 。
（二）杂交不亲和的原因及克服方法 1.表现： （1）受精过程受阻
花粉粒不萌发或花粉管伸入柱头前破裂。 花粉管进入柱头，但达不到子房。 花粉管进入子房后不能完成正常受精。 （2）幼胚发育受阻 （3）胚乳败育 ❖ 结果：不能得到种子
2、对远缘杂种后代分离的控制
（1）杂种一代染色体加倍 杂种一代是双单倍体，加倍后形成纯合的
双二倍体，不分离、稳定。 （2）回交
可使杂种的同源的染色体数目增加，配对 趋于正常，使杂种较快稳定。
（3）诱导杂种产生单倍体
花粉（花药）培养成单倍体，经加倍获得稳 定的纯合二倍体成为稳定个体。
（4）诱导染色体易位
水稻×李氏禾；玉米×高粱； 小麦×大麦；小麦×黑麦 种间杂交：陆地棉×海岛棉；普通小麦×硬粒小麦； 甘蓝型油菜×白菜型油菜。 远缘杂交的主要特征是生殖隔离。
从育种的角度出发，栽培作物与其野生种的 杂交、种内亚种杂交以及不同生态型间的杂交， 也属远缘杂交。但一般不存在严重的生殖隔离， 因此，特称为亚远缘杂交。
（3）分离世代长，稳定慢
分离不一定发生在F2，有的从第一代开始分离，有的 到第3-4代才开始分离，分离现象往往延续到7-8代甚至更 多。有时上一代看似稳定，下一代有出现分离。在某些远 缘杂交中，由于杂种染色体消失、无融合生殖、染色体自 然加倍等原因，常出现母本或父本的单倍体、二倍体或多 倍体、非整倍体等。
小偃6号 ：20年磨一剑。
小偃6号的耐干热风特性 是这样发现的。当时，小麦 成熟前连续40天阴雨，6月 14日天气突然暴晴，一天中， 几乎所有的小麦都青干了， 除小偃6号的祖父（小偃55 －6）和长穗偃麦草仍保持 着金黄颜色外，其他材料全 部青干，这个材料经过两次 杂交，育成了小偃6号。
作物育种学总论习题
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。
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（3）染色体预先加倍 染色体数目不同的物种杂交时，可先将染色
体数目少的进行染色体加倍后再杂交。 （4）采用特殊的授粉方法
重复授粉。利用雌蕊发育程度和生理状况 的差异，多次授粉，促进结籽。
混合授粉。 提前或延迟授粉
（5）柱头手术。 柱头移植：父本花粉授在同种植物柱头上， 然后在花粉管尚未完全伸长之前切下柱头， 移植到异种的母本花柱上；或先进行异种 柱头嫁接，待1-2天愈合后授粉。
2、克服办法 （1）亲本选择，确定适当母本 ➢广泛测交 ➢在栽培种与野生种杂交时，以栽培种为母本。 ➢在染色体数目不同时，以数目多的作母本。 （2）桥梁法(媒介法）
利用亲缘关系与两亲本较近的第三个种作为桥梁， 这个“桥梁种”起了有性媒介作用。
A ×B不易成功，可采取：(A×C）×（B×C）， C为桥梁种。
杂交核置换选育不育系、 利用核质杂种？） 6、研究生物的进化
第一节 远缘杂交育种的重要性
(四)诱导单倍体
▲香味烟草×心叶烟草→烟草 单倍体 ▲普通大麦×球茎大麦→ 大麦 单倍体（68%） (F1球茎大麦 染色体消减) ▲普通小麦×玉米→单倍体小 麦（40%） ▲硬粒小麦×玉米→单倍体玉 米硬粒小麦
小偃6号 ：20年磨一剑。
小偃6号的耐干热风特性 是这样发现的。当时，小麦 成熟前连续40天阴雨，6月 14日天气突然暴晴，一天中， 几乎所有的小麦都青干了， 除小偃6号的祖父（小偃55 －6）和长穗偃麦草仍保持 着金黄颜色外，其他材料全 部青干，这个材料经过两次 杂交，育成了小偃6号。
2019年度唯一获得国 家最高科学技术奖的科
❖完全异源双二倍体（含双亲全部染色体组）： 八倍体小黑麦 AABBDD×RR→ AABBDDRR 六倍体小黑麦 AABB×RR→ AABBRR
❖不完全异源双二倍体（双亲的部分染色体组不全） 八倍体小偃麦 AABBDD×BBEEFF ↓ AABBDDEE
3、创造异染色体体系 （1）异附加系（alien addition line）：在某物种染色体组的 基础上，增加一条、二条或一对、两对外源染色体，形成具 有另一物种特性的新类型。 ➢增加一条外源染色体：单体附加系,2n+1 ➢增加二条不同外源染色体：双单体附加系,2n+1+1 ➢增加一对外源染色体：二体附加系, 2n+2 ➢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、对远缘杂种后代分离的控制
（1）杂种一代染色体加倍 杂种一代是双单倍体，加倍后形成纯合的
双二倍体，不分离、稳定。 （2）回交
可使杂种的同源的染色体数目增加，配对 趋于正常，使杂种较快稳定。
（3）诱导杂种产生单倍体
花柱截短：将母本花柱切除或剪短，直接 授上父本花粉。
（6）理化因素或激素处理 射线处理：比如γ射线照花粉再授粉。 化学或激素处理：GA、萘乙酸、硼酸、吲哚乙 酸等。 （7）生物技术
试管受精：从母本花中取出胚珠，置于试管 中培养进行人工授精。 体细胞杂交：去掉细胞膜后进行细胞融合。
（三） 杂种夭亡、不育的原因及克服的方法 1、表现 （1）受精不完全，不能获得完整的杂交种子
（幼胚畸形、没有胚乳或胚乳很少）。 （2）远缘杂种不发芽或发芽在不同发育时期
夭亡。 （3）长成植株，但不能受精结实繁衍后代。
2、克服办法 （1）幼胚离体培养（胚拯救） （2）杂种染色体加倍法 （3）回交 （4）延长杂种的生育期
（四）远缘杂种后代的分离与控制
1.远缘杂种后代性状分离的特点
（1）性状分离无规律性
异附加系：普通小麦的黑麦附加系AABBDD+2(1R，2R， 3R， 4R，5R，6R，7R)
12 34 5 67 AA
1 2 3 4 5 67
AA
BB
BB
DD
2RR
11
（2）异代换系（alien substitution line） ：某物种的 一对或几对染色体，被另一物种的一对或几对染 色体所取代形成的新类型。
学家。
竹稻：30年磨一剑
广东梅洲市农校
抗病、抗旱、米质优
远缘杂交在一定程度上打破物种之间界 限，促进不同物种的基因交流。
但由于生殖隔离的存在，远缘杂交不可 能象品种间杂交那样，可以通过正常的基因 交换与重组。必须采用基因渐渗的办法才能 达到遗传物质交流的目的。
2.人工创造新物种 通过不同种、属杂交，染色体加倍，创造人工物种
来自双亲的异源染色体缺乏同源性，减数分 裂过程紊乱，形成具有不同染色体数目和质量的 各种配子。因此，后代性状分离复杂且不规律， 上下代之间的性状关系也难于预测和估计。
（2）分离类型丰富，有向两亲分化的倾向
不仅会分离出各种中间类型， 而且还出现大量的亲本 类型、亲本祖先的类型、超亲类型以及某些特殊类型等， 变异极其丰富。
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二、 远缘杂交的困难及其克服的方法
（一）三大困难 1、杂交不亲和（不可交配性）。 2、杂种夭亡、或不育。 3、杂种后代性状分离范围大，时间长，不易
稳定，即“疯狂分离” 。
（二）杂交不亲和的原因及克服方法 1.表现： （1）受精过程受阻
花粉粒不萌发或花粉管伸入柱头前破裂。 花粉管进入柱头，但达不到子房。 花粉管进入子房后不能完成正常受精。 （2）幼胚发育受阻 （3）胚乳败育 ❖ 结果：不能得到种子
（3）分离世代长，稳定慢
分离不一定发生在F2，有的从第一代开始分离，有的 到第3-4代才开始分离，分离现象往往延续到7-8代甚至更 多。有时上一代看似稳定，下一代有出现分离。在某些远 缘杂交中，由于杂种染色体消失、无融合生殖、染色体自 然加倍等原因，常出现母本或父本的单倍体、二倍体或多 倍体、非整倍体等。
（3）易位系（ translocation line ）：某物种的一段 染色体和另一物种的染色体片段发生交换后产生 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(T-47、小偃6号、高加索等)。
4、诱导单倍体（孤雌生殖） 5、 利用杂种优势（远源