十一章 远缘杂交育种
第11章 杂交育种
11.2.5 准备杂交用具
确定杂交计划后，应将所需的杂交用具准备妥当， 主要有去雄用镊子或去雄剪，贮粉瓶，干燥器或干燥剂， 授粉器，塑料牌，扩大镜，铅笔，70%酒精，隔离袋， 覆盖材料，缚扎材料，记录本等。
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园艺植物遗传育种
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11.2.6 培育亲本种株和花粉处理技术
１）花期调整 （1）调节温度 （2）调节日照时间 （3）栽培措施 通过摘心、摘蕾、修剪、环剥、嫁接、肥水供给等 调节花期。 （4）调整播种期 （5）植物生长调节剂处理
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回交
有利性状
轮回亲本
的 性 状 与 轮 回 亲 本 基 本 一 致
P1
×
F1
BC1F1
P2
非轮回亲本 OR 供体亲本
P1
多 次 回 交 后 ， 回 交 后 代
×
F1
×
P1
结论： 轮回亲 本最初 作为母 本出现 的，但
F1
BCnF1
×
F1
P1
育 育 性 性
问题例外
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轮回亲本用父本还是母本好？ B 想一想
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11.2 杂交育种的准备工作
11.2.1制订杂交计划 11.2.2杂交方式的确定 11.2.3 杂交亲本选择与选配 11.2.4 了解亲本开花授粉生物学特性 11.2.5 准备杂交用具 11.2.6 培育亲本种株和花粉处理技术
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11.2.1制订杂交计划
根据整个育种计划要求和育种对象的开花授粉习性，制订杂 交工作计划。杂交育种计划从大的方面讲包括育种目标的确定， 杂交组合、杂交方式的选择，亲本开花授粉生物学特性的了解， 调节花期的措施，亲本种源的选择，杂交数量和日程安排，克服 杂交不孕性的措施和人力、物品、经济预算等。 另外，制订杂交工作计划，主要考虑杂交组合数、具体的杂 交组合、每个杂交组合杂交的花数（杂交株数和每株杂交的花数 等）、杂交进程（花粉采集和杂交日期）、操作规程（杂交用花 枝与花朵的选择标准、去雄、花粉采集与处理、授粉技术和授粉 后管理要求）等。杂交花数取决于计划培育的杂种株数。一般来 说，对一、二年生有性繁殖植物来说。坚持“多组合、小群体” 的原则，即尽可能多做杂交组合，每个组合种植的株数可适当少 一些。
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。
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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。
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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
远缘杂交育种困难及其克服方法
远缘杂交育种困难及其克服方法
远缘杂交育种是指不同属、种或亚种之间的杂交育种。
由于亲缘关系较远，导致远缘杂交育种具有困难性，其主要表现为以下几个方面：
1.生殖隔离：远缘杂交育种中亲本间的生殖隔离是一个重要的因素。
例如，不同种间常常因为不同的花器官结构无法交配，或产生不兼容的花粉和卵细胞。
2.基因不兼容：远缘杂交育种中的基因不兼容也是一个重要的因素。
由于亲缘关系较远，所以存在着某些基因的不兼容。
这些基因的不兼容会导致杂种的生长和发育异常，甚至会导致杂种的死亡。
3.胚胎发育障碍：由于亲缘关系较远，远缘杂交育种中常常出现胚胎发育障碍。
这些障碍包括胚珠发育不良、胚胎早期死亡、胚胎畸形等。
为了克服远缘杂交育种的困难，可以采取以下方法：
1.使用基因工程技术：利用基因工程技术对杂交种的基因进行改良，解决基因不兼容的问题。
2.提高杂交成功率：采用一些方法，如控制杂交时间、调节温度和湿度、使用人工授粉等，提高杂交的成功率。
3.选择合适的亲本：在进行远缘杂交育种时，应选择具有一定亲缘关系、适应环境的优质亲本，这样可以提高杂交的成功率。
- 1 -。
园艺植物远缘杂交育种
2.2、创造新品种类型
• 白菜×黑芥→芥菜 • 樱桃李×黑刺李→欧洲李 • 杏×李→杏李 •苹果×梨→苹果梨
甘肃省农科院在张掖农场获得苹果与梨杂交后代品种“甘金” （1972-1990年）：母本为“元帅”，父本为梨属“苹果梨”
2.3、利用杂种优势
枳橙为甜橙和枳的杂交种。其培育的最初目的是为了抵御佛罗里达持续的
三、远缘杂种的鉴定、分离和选择
1、远缘杂种鉴定及分离 1.1 远缘杂种形态学鉴定
1.2、远缘杂种染色体鉴定
菊花远缘杂种染色体鉴定 茄子远缘杂种染色体鉴定
1.3 DNA分子鉴定 茄子远缘杂种鉴定
百合远缘杂种鉴 定
2、远缘杂种后代分离剧烈
甘蓝型油菜与播娘篙 远缘杂交杂种后代
3、远缘杂种后代的选择 •扩大杂种的群体数量 •增加杂种的繁殖世代 •早期选择标准不宜过高 •培育与选择相结合
远缘杂种夭折
白菜和甘 蓝远缘杂 交产生雄 性不育
白菜“矮脚黄”与诸葛菜杂交后代减数分裂
2.2、解决远缘杂种不育的途径
（1）杂种胚的离体培养（胚胎抢救）
中华寿桃’ב莫尔特尼’李杂种的胚胎抢救
（2）染色体加倍
（3）嫁接（根系发育不良） （4）回交。解决雌雄配子发育障碍。 （5）改善营养条件 （6）延长培育世代，加强选择。利用个体差异。
嫁接产生的番茄-马铃薯
BB基因组， n=8
AA基因组， n=10
Cห้องสมุดไป่ตู้基因组， n=9
十字花科芸薹属下的基本种和变种关系
蔷薇科杏与梅自然远缘杂种-杏梅
人工远缘杂种-杏李
2、远缘杂交的意义
2.1、提高园艺作物的抗病性和抗逆性 •中国林业科学院王雁等通过胚培养获得野生黄牡丹与栽培牡丹的杂 种。 •现代月季品种与东北野生蔷薇杂交提高抗寒能力
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。
《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。
远缘杂交育种困难及其克服方法
远缘杂交育种困难及其克服方法引言远缘杂交育种是指在物种间或亚种间进行杂交，以获得具有优良性状的后代。
相比于近缘杂交，远缘杂交育种面临着更多的困难和挑战。
本文将探讨远缘杂交育种所面临的困难，并提出一些常用的克服方法。
远缘杂交育种困难1. 不同物种/亚种之间的遗传差异不同物种/亚种之间存在较大的遗传差异，这使得远缘杂交产生的后代往往具有低生存率、低繁殖力等问题。
这是因为不同物种/亚种之间存在着基因组水平上的差异，导致染色体配对和基因表达出现问题。
2. 配子不亲和性配子不亲和性是指由于物种/亚种间基因组差异导致配子结合失败或胚胎死亡。
这可能是由于配子发育异常、胚胎发育受阻等原因造成的。
3. 杂交后代的不稳定性远缘杂交后代往往表现出不稳定的性状，这是由于杂交带来的基因组重组和基因互作变化导致的。
这使得育种者难以准确预测和选择有价值的后代。
4. 遗传背景效应远缘杂交后代可能会受到遗传背景效应的影响，即不同物种/亚种之间基因组互作产生的非加性效应。
这导致了一些意想不到的性状组合和表达方式，增加了育种工作的复杂性。
克服方法1. 前期筛选在进行远缘杂交之前，可以通过对亲本进行形态、生理和分子标记等方面的分析，筛选出具有较高遗传相似性或亲和性的亲本进行杂交。
这可以提高杂交成功率，并降低后代表现出异常性状的风险。
2. 杂交技术改进通过改进杂交技术，如花粉处理、人工授粉、胚胎移植等方法，可以提高远缘杂交成功率。
例如，使用某些化学物质或生理处理来促进配子的结合和胚胎的发育。
3. 筛选和选择通过大规模杂交产生的后代中，筛选和选择具有目标性状的个体进行进一步繁殖。
这可以帮助消除不稳定性和遗传背景效应，并逐步提高目标性状的表达水平。
4. 辅助育种技术辅助育种技术，如基因编辑、转基因等方法，可以在远缘杂交育种中发挥重要作用。
通过精确修改或引入特定基因来改善远缘杂交后代的性状表现，加快育种进程。
5. 遗传背景改良遗传背景改良是指通过连续回交等方式，将目标物种/亚种在远缘杂交中引入的有利基因导入到相对纯合的遗传背景中。
第十一章 远缘杂交育种
4. 生理接近法 常用的方法是在杂交前，将 亲本双方先嫁接成一体，通过接 穗和砧木间的营养交流，使差异 得到缓和，开花后再进行有性杂 交。如中国农业大学曾用黄瓜与 丝瓜进行属间杂交，没有成功， 但将黄瓜接穗先嫁接到丝瓜上， 然后再用丝瓜和黄瓜的混合花粉 给黄瓜授粉，获得了少量杂种。
5. 媒介法
利用亲缘关系与两亲本都较近的 第三个种作为桥梁，先与某一亲本杂 交产生杂种，然后用这个杂种再与另 一亲本杂交。“桥梁种”起到了性媒 介的作用，从而改善结实情况。
7. 化学药剂的应用 一般多用赤霉酸、萘乙酸、硼酸等 化学药剂，涂抹或喷洒处理母本雌蕊， 能促进花粉发芽和花粉管生长，有利于 杂交的成功。
A· Brown报道:用梨作母本去雄 G· 后授以苹果花粉，立即用40μl/Lβ-萘 乙酸处理花柱和子房基部，经24h后 再重复处理一次，获得的杂交果实平 均种子数为6.2个，与正常较的结籽率 相近; Stuatt等在百合科的远缘杂交 中，把生长素混入羊毛脂涂于母本花 柱基部，也取得了成功。
2．季节隔离 如生长在一起的银槭和红 槭并不发生杂交，因为红槭开 花时银槭花期己过。当人们把 早花的银械花粉保存起来给红 械授粉时，就很容易得到种间 杂种。
3．第三种最重要的生殖隔离 如把赤松亚属的花粉授到 红松亚属的雌花球上很难得到 种。本章将着重介绍存在不同 程度生殖隔离的远缘杂交特点 及如何克服各种障碍。使其在 园艺植物育种中发挥应有的作 用。
（3）· 射线处理法 山川邦夫 (1971)报道，用 γ射线辐射花粉或柱头，能克 服番茄的栽培种和野生种间杂 交的难交配性，如用γ射线处 理花粉授粉者获得了1.8%的杂 种，而用未经处理的花粉授粉 者，只获得0.19%的杂种。
（4）· 前或延迟授粉法 提 母本柱头对花粉的识别或 选择能力，一般在未成熟和过 熟时最低。所以，提早在开花 前1－5天或延迟到开花后数天 授粉，可提高远缘杂交结实率。
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二、原因(Cause)：
(Protoplast fusion)（体细胞杂交somatic hybridization）
§－3 杂种不育的原因及克服方法(Cause of hybrid sterility and conqer method)
一、杂种夭亡与不育的现象(Phenomenon of hybrid die young and sterility)：
Derivative(2n=28)
Derivative(2n=56)
S
Pseudoroegneria
SS
披针型披碱草
拟鹅冠草属
Elymus lanceolatus
SSHH
H
Hordeum
HH
西方牧冰草
大麦草属
Pascopyrum smithii
SSHHJJNN
J
Thinopyrum
JJ
小麦状赖草
薄冰草属
1、发现代谢方面的不相适应： 2、染色体不育性(Chromosomal sterility)：双亲的染色体在构造和数量方面 彼此不相适应的结果破坏了繁殖器官内的细胞分裂过程和配子发生过程，造成 不育。 双亲的染色体组、染色体数目、结构、性状的差异→减数分 裂时不能正常联会，产生单价体、多价体、桥联等不良现象不育 染色体组显然不同，F1分裂不形成Ⅱ→不育 主要原因分下列三种情况： ①染色体组相同，倍数性不同。如：普通大麦（HH，同源2x） ×球基大麦（HHHH）7×14 → 21（HHH）不育 ②染色体组不同，倍数性相同： 如：萝卜（2n=18）×甘兰（2n=18）→（n + n = 9 + 9）→不育 ③染色体组不同，倍数性不同： 如：老芒麦（SSHH）×新麦草（JJ）→SHJ（2n=7+7+7）=21
↓
加倍
F1 21+7=28
56（八倍体，小黑麦）
2、回交法(Backcross)：小麦×黑麦
↓
F1 小麦（得少量种子）
3、胚培养(Embryo culture/ Embryo rescue)：
4、改善营养以及其它环境条件：
§－3 杂种后代的分离与选择 (Segregation and selection of hybrid progeny)
①杂交交配不易成功。 ②杂种易夭亡而且结实率很低，甚至完全不育。 ③杂种后代出现强性分离，以及中间类型不易稳定。
由于远缘杂交有上述三个特点，这就增加了远缘杂交育种工 作的复杂性和困难。因此，长期以来就限制了它的应用。但是 远缘杂交能把不同种、属植物的特性、特征综合在一起，创造 出广泛的变异，出现一些新的对生产有益的性状，从而创造出 植物新品种、类型或品种。所以它也是育种工作的重要方法之 一，在育种实践上具有重要意义。
2、远缘杂交的范围(Range of wide cross)：
①同属异种杂交 ②同科异属种杂交 ③异科异属种杂交 ④地理远缘杂交(Distant hybridization)：在地理上远缘的种族，不同生态类型 和系统发育上长期隔离的植物品种或种之间的杂交。
3、特点(Characteristic)：
二、疯狂分离与返亲遗传（Crazy segregation and return parent inheritance)
疯狂分离→回交与连续选择 返亲植株→淘汰
三、系统的程序与选择(Systemic procedure and selection)
F5才能获得部分稳定系统，F6大部分系统稳定 从F2开始抓结实率，同时注意其它性状，如抽穗期、株高、穗部性状及抗性 的选择。 注意后代的培育条件：如土壤质地、肥力、灌溉条件及栽培管理水平等 用挂图示程序 无性杂交育种
一、特点(Characterstic)
1、杂种后代分离特点(Segregation Characterstic of hybrid progeny)： 后代性状分离难于找到规律性 后代分离出的类型丰富、变异幅度大、并有向两亲分化的倾向 后代分离时间长、稳定慢 2、杂交后代的选择特点(Selection characterstic of hybrid progeny)： 杂种早代需种植较大群体 低世代选择标准宜放宽 灵活地应用选择方法
3、染色体结构（随体、隘痕）不同→杂种不育 4、杂种减数分裂正常配对，形成二价体，但杂种还不育→基因不育性 基因不育性(Gene sterility)：由单一基因或为数极有限的若干基因支配的结
果，造成不育
三、克服方法(Conquer method)：
1、利用双二倍体(Utilize amphidiploid)：（异源多倍体allopolyploid） 小麦（2n=42）×黑麦（2n=14）
§－1 远缘杂交在育种工作中的意义（Significance of wide cross in breeding)
一、概念及其特点(Concept and characteristic)： 1、概念(Concept)：
远缘杂交(Wide cross or distant hybridization)：种及种以上分类单位植物 之间的杂交。 远缘杂交杂种(Wide cross species)：远缘杂交后代 杂交狼尾草制种图
二、远缘杂交在育种工作中的意义（significance of wide cross in
breeding)：
高
梁
与
1、可以创造出新的种、类型和品种
苏 丹
2、可以提高品种的抗逆性
草 杂
主要是利用野生植物类型作为亲本之一。
交 种
例如：现在人参病害较重，有七种主要病害，在通过杂交育种提高人参抗病性方面，人
4、切割、移植柱头(Incise、replant stigma)（见P75）
5、媒介法(Media method)
例：蒙古矮生扁桃×山桃
居间扁桃×栽培桃（成功分布区向北移）
6、采用刺激素(Stimulin)，如赤霉素、萘乙酸
主要是强化花粉与花粉管的生长
7、避免有性不亲和性 (Avoid sexual incompatibility) —原生质体融合
6、创造异染色体系
（六）对研究物种形成、进化有重要意义
远缘杂交不仅是作物育种的有效途径，而且是自然界物种形成的主要途径。不同
物种经过天然远缘杂交，再经过自然选择，形成新物种。人类通过远缘杂交的方
法，结合细胞遗传学，可使物种进化过程重现，为研究物种进化和亲缘关系提供
理论依据。
genome Diploid(2n=14)
Leymus triticoides
JJNN
N
Psathyrostachys
NN
新麦草属
§－2 不可交配性的原因及克服的方法 (Causation of noncrossability and conquer method)
一、原因(Causation)
1、花期不遇； 2、花粉不萌发； 3、花粉管不能伸入胚囊到达胚珠； 4、不能受精； 5、胚胎不能发育或发育异常，中途夭亡； 6、种子发芽后死亡；
二、克服方法(CБайду номын сангаасnquer method)
1、正确选配亲本(Right selection parent)
①近缘属种；
②注意亲本染色体数（相等或母本多为宜）
③正反交；
④利用多倍体。
2、混合授粉和重复授粉(Mix pollination and repeat pollination)
3、预先无性接近法（嫁接）（Graft)
们就提出人参×野山参
3、能体现较强的杂种优势，获得高产，优质的品种
例如：海岛棉×陆地棉
F1代（生活力、抗性强，适应性好，早熟、高产）
皮棉产量≈陆地棉
纤维长度≥海岛棉
4、可以从杂种中选出雄性不育系（获得雄性不育系）
远缘杂交后代→完全不育，半不育，这为我们寻找，培育合不育系提供了条件。
5、能阐明种属之间的亲缘关系和植物本身的系统发育