第八章远缘杂交育种共39页文档
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蕏葛菜白菜2014/10/27共43页1杂种第八章远缘杂交•远缘杂交(distant (wide) hybridization,di t t(id)h b idi ti wide cross):不同种、属间或亲缘关系更远的植物类型间杂交的植物类型间杂交•存在有性生殖隔离的类型之间的杂交属于远缘杂交•种内亚种间或不同类型间的杂交称为亚远缘杂交(sub-wide cross)界门门纲目科属种远缘杂交育种的重要性;远缘杂交的困难及其克服方法; 远缘杂交育种的其他策略。
远缘杂交育种的其他策略第一节远缘杂交的重要性1、引进外源的有利基因,改良现有品种的抗性、产量潜力和品质AABBDD EE李振声院士2006年获得国家最高科技奖励•李振声长期从事小麦与偃麦草远缘杂交与染色体工程育种研究,育成小偃麦八倍体、异附加系、异代换系、易位系和小偃4、5、6号等系系异代换系易位系和小偃456号等系列小麦良种。
利用偃麦草蓝色胚乳基因作为遗传标记性状,首次创制了蓝色单体小麦系统、自花结实缺体小麦系统,建立了选育小麦异代换系的新方法--缺体回交育种法,为小麦染色体工程育种奠定了基础2、合成新物种,创造新种质X番茄薯薯番茄2014/10/27共43页11×小麦(AABBDD )2n = 42黑麦(RR )2n = 14F1(ABDR )×小麦(AABBDD )交回交N 次BCn (AABBDDRi )2n + R = 49八倍体小黑麦AABBDDRR 自交黑麦异附加系的小麦()2n = 56(AABBDDRiRi )21Ⅱ+ 1Ⅱ= 44Tian et al.TAG, 2010,121:1431–1440六倍体油菜的获得Fig. 1 Production of AABBCC hexaploids. a Field view of ABChybrid and the parents,b fertile hexaploid flowers with pollen (top left), c, d seed bearingfertile hexaploid flowers with pollen(top left)c d seed bearingbranches of hexaploid plants, e comparison of seed set inhexaploid and three alloploid Brassica species3、研究物种进化关系3研究物种进化关系野生一粒小麦拟斯卑尔托山羊草野生二粒小麦粗山羊草B. rapa B. napus 白菜甘蓝. rapaB. oleracea. napus(AA) 2n=20(AACC) 2n=38(CC) 2n=18Oilseed rape Cabbages,Chinese cabbageFodder rape SwedeCauliflowers, KalesB. juncea B. carinata(AABB) 2n=36(BBCC) 2n=34B nigra (AABB) n 36()Brown mustardEthiopian mustardB. nigra(BB) 2n=16黑芥Black mustard4、创造雄性不育新类型胞质互作型不育系T型细胞质不育5、诱导孤雌生殖(单倍体)Doubled Haploid EarsDH LinesEars from Haploid PlantsEars from Haploid Plants6、导入外源染色体6导入外源染色体中国春背景下的抗叶锈基因的小麦品系“T47”小麦品系T-47异附加系(alien addition line)概念:在一个物种正常染色体组的基础上增加一条、一对或两对其他物种的染体从而形成具有另物种特性对或两对其他物种的染色体,从而形成具有另一物种特性的新类型个体。
第八章远缘杂交育种通常将植物分类学上属于不同种 (species)属 (genus)或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交,称为远缘杂交 (wide cross或distant hybridization)。
所产生的杂种称远缘杂种。
远缘杂交又可区分为:①种间杂交②属间杂交③亚远缘杂交( sub-wide cross )•远缘杂交是物种形成的重要途径,是生物进化的重要因素之一,远缘杂交可打破种(或科、属)之间的界限,使不同物种间的遗传物质进行交流或结合,将两个或多个物种经过长期进化积累起来的有益特性结合起来,再经过染色体组天然加倍和自然选择,形成生命力更强的新物种。
•特点① . 杂交不亲和,即交配不易成功。
例:粳稻品种农垦 58 ×高粱(四个品种混合花粉),共做 357 朵花,只得 1 粒 F 1 种子,杂交成功率 0.28%② . 杂种易夭亡:幼苗发育不良,易中途死亡。
③ . 杂种结实率低,甚至完全不育:水稻×稗草, F 1 结实率 <5% 。
④ . 杂种后代强烈分离:分离范围广,时间长,中间类型不易稳定。
第一节远缘杂交育种的重要性•培育新品种和种质系•创造新作物类型•创造异染色体系•诱导单倍体•利用杂种优势•研究生物的进化•培育新品种和种质系培育高产、优质、早熟和高度抗逆性的突破性品种。
例:普通小麦×长穗偃麦草小偃4号、5号、6号二. 创造新作物类型根据新合成的物种是否完全含有双亲的染色体组,可将远缘杂交创造的新物种分为二类:•完全双二倍体新物种:由 2 个亲本,两套来源和性质不同的染色体组结合形成杂种。
如小黑麦。
•不完全双二倍体新物种:由双亲的一部分染色体组结合而成,如八倍体小偃麦。
三. 创造异染色体系•异附加系:在一个物种正常染色体组的基础上添加另一物种的一对染色体而形成的新类型。
选育的基本方法是:杂交、回交、分离、选择,并辅以细胞学鉴定。
如小偃麦,西北植物所选出了“ 小偃759 ” 系在普通小麦染色体组基础上附加了一对长穗偃麦草的染色体,其外部形态,除旗叶扭曲外,与普通小麦无明显差异。
第八章远缘杂交育种远缘杂交(wide cross或distant hybridization):通常将植物分类学上用于不同种(species)、属(genus)或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交。
远缘杂交又可区分为种间杂交:如普通小麦×硬粒小麦、陆地棉×海岛棉、甘蓝型油菜×白菜型油菜、栽培花生×野生花生等。
属间杂交:如玉米×高梁、玉米×摩擦禾、普通小麦×山羊草或偃麦草等。
亚远缘杂交(sub-wild cross):种内不同类型或亚种间的杂交称为,如籼稻×粳稻等。
用途:克服品种间杂交难以完全满足育种目标要求的情况下,使育种工作有所突破,打破种间界限;充分利用野生资源所蕴藏的独特的特征、特性,扩大基因重组和染色体间相互关系变化的范围,创造出更加丰富的变异类型。
第一节远缘杂交育种的重要性一、培育新品种和种质系远缘杂交在一定程度上打破了物种间的界限,人为地促进不同物种的基因渐渗和交流,从而把不同生物类型各自所具有的独特性状相结合,创造出新的品种。
①1956年李振声等利用长穗偃麦草与小麦杂交,先后育成了一大批抗病的八倍体、异附加系、异置换系和易位系,为小麦育种提供了重要的亲本材料,同时培育成小偃4号、5号、6号品种在生产上推广。
②Laurenoe等(1975)用普通燕麦×野生燕麦,再用普通燕麦回交,将野生燕麦的抗性基因转入栽培品种。
③美国南卡罗莱纳州的PeeDee试验站,利用亚洲棉、瑟伯氏棉和陆地棉三种杂交,所得的三元杂种(即ATH型),再与陆地棉品种多次回交后,培育出一系列具有高纤维强度的PD品种和种质系。
二、创造新作物类型通过导入不同种、属的染色体组,可以创造新作物类型和新的物种。
①人类最早利用远缘杂交创造新物种的例子是用野生的心叶烟草(2n=24,GG)与普通烟草(2n=48,TTSS)杂交,F1加倍后,创造了结合两个亲本染色体组的异源六倍体新种(2n=72,TTSSGG)。