福建农林大学-研究生复试-作物育种学-第8章-远缘杂交与倍性育种
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东北农业大学网络教育学院作物育种学通论网上作业题绪论一、名词解释1.作物品种*2.作物育种学*3.自然进化**4.人工进化**二、填空1.作物进化的三个基本因素包括()、()和()。
*2. 1927年美国出版的Hayes和Garber所著的()是世界上第一部较系统的论述有关育种知识的专著。
**3.20世纪60年代小麦、水稻等作物通过()掀起“绿色革命”。
20世纪80年代兴起(),使现代作物育种发展成为包容多学科发展的现代科学。
**三、简答1. 作物品种在农业生产中的作用?**四、论述1.遗传、变异和选择在生物进化中的作用及相互间的关系如何?***第一章育种目标一、名词解释1.育种目标*2. 2. 产量结构性状**3. 3.高光效育种**二、填空1.在开展作物育种工作时,首先要确定(),它是选育新品种的设计蓝图。
**2.禾谷类作物的产量结构性状为()、穗粒数和()。
**3.目前农作物光能利用率还很低,只有()或以下,通过提高光能利用率来提高农作物产量的潜力是很大的。
**三、简答1、制定作物育种目标遵循的原则?*2. 矮化品种的选育有什么优势?***3适应机械化作业作物应具备的性状?**四、论述1.制订育种目标时应考虑哪些主要目标性状?*第二章作物的繁殖方式及品种类型一、名词解释1.有性繁殖*2.无性繁殖*3.自交作物*4. 异交作物*5. 常异交作物*6.营养体繁殖*7.无融合生殖*8.纯系品种*9.杂交种品种*10. 多系品种*11. 无性系品种*12.纯系**13. 雌雄同花**14. 雌雄同株异花**15.雌雄异株**16. 自然异交**17. 标志性状**二、填空题1. 作物繁殖方式分为()和()。
*2. 有性繁殖的主要授粉方式有()、()和()。
*3. 植物授粉方式的分类,是根据()高低而定的。
一般该值在4%以下为典型的()植物;该值在50%以上为典型的()植物。
**4. 作物品种应具有的三个基本要求为()、()和()。
第五章杂交与回交育种本章重点:了解杂交育种的地位,掌握杂交育种的亲本选配原则、杂交育种的基本技术与程序。
了解回交的作用,掌握回交育种的基本技术与方法。
授课内容:一、杂交育种的地位和意义二、杂交育种技术三、杂交育种程序四、回交育种技术一、杂交育种的地位和意义(一)杂交育种的概念1、定义:通过品种间人工有性杂交获得杂种,并在杂种分离世代中选择符合育种目标的新品种的育种技术。
2、组合育种与超亲育种根据指导思想,可将杂交育种分为:组合育种超亲育种(1)组合育种:将分属于不同亲本中控制不同性状的优良基因通过杂交重组于一体,从而培育新品种的育种技术。
其结果是得到纯系品种或杂交种品种的亲本(不育系、恢复系、自交系)。
其遗传机理是基因重组或互作。
长期以来,自交作物、常异交作物的育种基本上按组合育种的指导思想进行。
它的时间短、易出成果。
:亲本1(高产、感病)×亲本2(抗病、产量低)→新品种(高产、抗病)。
(2)超亲育种:将分散于不同亲本中控制同一性状的多基因通过杂交累加到一个体中,从而培育在该性状上超过其双亲的育种技术。
超亲育种的结果是优良的超级亲本。
其主要遗传机理是基因的累加。
(二)杂交育种的意义杂交育种技术是作物常规育种(选择育种、杂交育种、回交育种)的主要方法,各种作物通过杂交育种均育成了大批品种在生产上推广应用。
☐自交(常异交)作物:不同品本间杂交→单株选择→纯系品种(近似纯系品种)或杂交种的亲本。
☐异交作物:不同品本间杂交→混合选择→综合品种。
不同品本间杂交→强迫自交、单株选择→自交系☐无性繁殖作物:不同品本间杂交→单株选择→无性系品种。
通过不同亲本间的杂交,可以产生基因重组、基因互作、基因累加等遗传效应,从而获得综合双亲的优良性状(基因重组)、产生新性状(基因互作)、或产生超亲性状(基因累加)。
这是其优点。
但是,杂交育种只能产生新基因型,不能产生新基因,而且由于基因连锁的存在,在有利基因重组的同时,也可能带进不良基因(即,所谓的连锁累赘)。
第六章杂种优势利用本章重点:作物杂种优势的概念、利用的途径与方法,特别是CMS 和GMS的利用,包括不育系、恢复系的选育方法、优势杂交种的配置等。
授课内容:一、杂种优势现象二、杂种优势的遗传机理三、利用杂种优势的途径*#四、雄性不育性的利用*#五、优势杂交组合的选配*六、杂交种种子的生产一、杂种优势现象(一)基本概念1、杂种优势(heterosis):指杂合体在一个或多个性状上超过其双亲的现象。
即F1>P1、P2如:不同的品种间、自交系间、甚至不同的种、亚种间杂交,其杂交种在生长势、生活力、抗逆性、产量、品质等性状优于其亲本。
2、杂种优势利用:利用杂合体的超亲现象,配制和种植杂种,以较大幅度地提高产量,增强适应性,改进品质等。
3、杂种优势育种:选育优良亲本,配制优势组合,并大量经济地生产杂交种子,供生产利用的育种技术。
4、自交系:异交作物连续自交和选择,获得的近似于纯系的品系。
5、测验系:用来测定其它亲本配合力的品种或品系。
6、单交与单交种:两个自交系杂交称为单交。
单交产生的杂种称为单交种。
AⅹB7、双交与双交种:两个单交种的杂交称为双交,双交产生的杂种称为双交种(double cross hybrid)。
(A ⅹB) ⅹ(C ⅹD)8、顶交与顶交种:品种与自交系的杂交称为顶交,如品种甲ⅹ自交系A。
顶交产生的杂种称为顶交种(top-cross variety)。
9、三交种(three way cross hybrid):自交系与单交种的杂交产生的杂种。
A ⅹ B ⅹ C(二)杂种优势表现1、杂种优势表现的多方面性杂种优势是非常复杂的生物学现象,可以表现在外部形态、内部结构、生理生化等方面。
从人们所关心的经济性状上分析,杂种优势主要表现在以下几个方面:(1)营养体方面:长势旺盛,分蘖力强,根系发达,茎秆粗壮,块根、块茎也增大增重。
(2)生殖体方面:结实器官增大,大穗、大粒,产量构成因素普遍提高,导致产量大幅度提高。
⏹第二章种质资源本章学习要点:种质资源的概念种质资源的重要性种质资源的搜集、保存和创新、研究利用。
◆据联合国公布,到20世纪末,人类已知的动植物中已有20%绝迹,其中仅植物就有5万种。
◆近二千年来全世界有240多种兽类和鸟类从地球上消失,其中三分之一是近50年绝迹的。
◆现在平均每天就有一种生物从地球上消失。
可知或未知的种质资源。
(一)定义:种质资源(Germplasm Resources):用于作物育种或生物学研究的所有生物资源。
粮食和农业植物遗传资源(U N)。
不同称呼:✓品种资源(Variety Resources)✓遗传资源(Genetic Resources)✓基因资源(Gene Resources)✓基因库(Gene Pool) 或基因银行(Gene Bank)1、本地品种资源:类型多,数量大,包括地方品种( 农家品种〉和改良品种。
⏹栽培历史长,对当地自然条件具有高度的适应性,对不利的气候、土壤因素及病虫害的抵抗力和忍耐力高,有些还具有特殊用途。
⏹具有遗传多样性,其群体多是混合体。
地方品种:提供优良基因,在育种中可作为亲本加以利用;改良品种:综合性状优良,是系统选择、杂交育种和人工诱变的材料。
⏹二、种质资源的重要性包括国外或外地区引入的品种资源。
⏹外地品种资源来自不同的农业生态区, 具有不同的遗传性状,不少性状是本地品种资源欠缺的。
⏹外地品种资源:✓有的通过观察和试验, 直接用于当地生产✓有的可以采用系统育种的方法,培育成新的品种;✓有的与本地品种资源在一些性状上具有互补性,可作为杂交亲本加以利用。
⏹二、种质资源的重要性在各种育种技术中,如杂交、诱变等,产生的各种突变体、品系、多倍体、属间或种间杂种等人工创造的资源,数量大。
它们尽管不具备优良的综合性状,不能在生产上直接利用,但可能携带一些特殊性状,是培育新品种或进行有关理论研究的宝贵材料。
⏹二、种质资源的重要性野生种是在自然条件下,经过长期自然选择的产物,具有高度的遗传多样性,具有一般栽培种所不具备的一些重要性状,如抗逆性、适应性、抗病性及品质。
试述优势杂交育种与常规杂交育种的不同。
解答:(1)从理论上看,常规杂交育种利用的主要是加性效应和部分上位性效应,是可以固定遗传的部分。
优势育种利用的是加性效应和不能固定遗传的非加性效应;(3分)(2)从育种程序上来看,常规杂交育种是先杂后纯,即先杂交,然后自交分离选择,最后得到基因型纯合的定型品种。
优势育种是先纯后杂,通常首先选育自交系,经过配合力分析和选择,最后选育出优良的基因型杂合的杂交种品种;(4分)(3)在种子生产上,常规杂交育种比较简单,每年从生产田或种子田内植株上收获种子,即可供下一年生产播种之用。
优势育种选育的杂交种品种不能在生产田留种,每年必须专社顶亲本繁殖区和生产用种田。
(3分)育种目标1 选育早熟大粒的鲜食品种鲜食葡萄日益受到市场的欢迎,它的比重在世界范围内正在不断增加。
我国现有的鲜食葡萄中,特别缺乏早熟、大粒和红色的。
要求穗大、粒大、色艳、肉厚、含糖量高百分之十三以上,丰产(2000-3000kg/667m3)2 选育丰产、大粒的无核品种无核葡萄主供制干和鲜食,它在鲜食葡萄的比重也急速增加。
新疆是我国生产葡萄干的老基地,甘肃敦煌、内蒙古乌海市也成为新产区。
目前,无核葡萄品种大多适应性差,果枝率低,果粒不够大,无玫瑰香味,成熟不够早。
为此,需要选育大粒、丰产、早熟的无核制干品种和大粒、抗病、丰产、耐储运的无核鲜食品种。
3 选育优质、适应性强的酿酒品种葡萄最主要的用途是酿酒。
葡萄酒的质量除酿造技术外,主要决定于品种。
世界各国的经验都证明,只有的优良的品种原料才能酿造优质葡萄酒。
目前,我国虽然从国外引进不少的著名品种,但适应我国复杂的气候土壤条件者不多。
因此,选育高糖、优质、丰产、抗逆性强的酿酒品种,对发展我国葡萄酒工业有很重要的意义。
要求:抗病、丰产(1500-2000kg/667m3),含糖量百分之15以上,有果香、出汁率百分之70以上的红和白葡萄酒良种。
4 选育优质的抗寒品种欧亚种葡萄抗寒性低,我国陕西关中和黄河故道以北的广大葡萄栽培区,冬季绝对低温多在-17--28摄氏度之间,必须埋土防寒越冬。
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。
第十章抗病虫育种一、抗病虫育种的意义与特点二、病原菌的致病性与作物的抗病性三、作物品种的抗虫性及其遗传四、抗病虫品种的选育⏹一、抗病虫育种的意义和特点(一)抗病性、抗虫性的概念1、作物的抗病性植物避免、中止或阻滞病原菌侵入与扩展,减轻发病和损失程度的一类特性。
2、作物的抗虫性植物具有抵御或减轻某些害虫侵袭或危害的能力。
⏹(二)抗病虫育种的意义作物不同品种对同一种病害或虫害具有不同的抗性。
这种抗性可以遗传并在作物上表现出来。
通过一定的技术,培育既丰产、优质,又具有抗性的品种的过程称为抗性(病、虫)育种。
换言之,就是通过遗传改良以增强品种的抗性。
◆选育和利用抗性品种是一项经济有效的措施◆有利于生态环境保护◆一些重大病害如小麦锈病、麦类白粉病、小麦赤霉病、马铃薯晚疫病等基本上都是应用抗病品种为主或为基础的综合防治措施才得以控制◆病毒病和其他尚无药剂防治的病害,只能靠利用抗病品种来防治,选育和利用抗病品种显得更重要⏹(三)抗病虫育种的特点1、抗病虫育种可以综合运用各项育种技术。
2、与其它育种目标相比,抗病虫育种更复杂。
品种是否表现抗性与下列因素有关:①作物本身的遗传特性,(抗性基因,哪个基因?)②病原菌或害虫的遗传特性,(毒性基因)③作物和寄生物之间的相互作用,(基因对基因)④作物和寄生物对环境的敏感性。
(小种、生物型变化)品种的抗性表现,与品种本身、病原(虫)数量和侵染力以及环境条件等因素相互作用的结果。
➢高产、两年均位居第二➢2000年以来两个抗稻瘟病的闽审稻(T优5537和特优627)之一➢我校国审稻零的突破⏹3、抗性易丧失推广种植3~5 年后就常常丧失抗性,病害暴发和流行。
⏹原因:●病原菌毒性发生变异产生新的致病小种。
●原有病原菌群体中产生新的优势致病小种。
稻瘟病菌易变异,小种多且复杂。
我国8个群85个小种。
抗性品种可能在本地表现抗病,换个地方种植可能不抗病。
●白叶枯病抗性育种也存在同样问题●我国白叶枯病病原菌存在多个小种群●水稻品种对白叶枯病的抗性也具有很强的专化性。
作物育种学(双语)_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.群体内改良的轮回选择包括混合选择法、改良穗行法选择法、自交后代选择法、半同胞和全同胞选择法。
参考答案:正确2.水稻南种引北,往往会出现生育期缩短,抽穗提前的现象。
参考答案:错误3.1.选择可以作为独立的育种方法来选育新品种吗? ( )参考答案:可以4.超亲育种是指将双亲控制同一性状的不同微效基因积累于同一杂种个体中,形成在该性状上超越任一亲本的类型参考答案:正确5.影响引种成败的主要因素是参考答案:气候条件6.特殊配合力是指某一亲本品种与若干品种杂交后,杂种后代在某个数量性状上的平均表现。
参考答案:错误7.在(甲×乙)×(丙×乙)和〔(甲×乙)×乙〕两种杂交方式的后代中,乙亲本的遗传组成完全相同。
参考答案:错误8.选择具有遗传效果的前提条件是有( )参考答案:可遗传变异9.群体内个体间的基因型相同,但个体内等位基因间是杂合的,这样的品种群体称为( )品种参考答案:同质杂合型10.约输逊通过菜豆的研究指出:不论是在遗传基础混杂的群体中还是在纯系内,选择都是有效的。
参考答案:错误11.品种提纯复壮时,侧重于典型单株而不是优良单株的选择。
参考答案:正确12.Aabb与AaBb杂交产生A_B_类型子代的比率为参考答案:3/813.下列哪些作物属于异源多倍体?参考答案:甘蓝型油菜_棉花_小麦14.选择和重组是群体基因和基因型频率改变的主要因素和动力。
参考答案:正确15.作物杂种优势遗传机理主要学说有:显性假说、超显性假说、上位性假说等参考答案:正确16.二倍体基因型为AaBbCC植株可以产生几种类型的配子参考答案:417.测交所用的共同亲本称为( ) :参考答案:测验种18.农作物的品种的三个基本特性(DUS): 特异性、一致性和稳定性参考答案:正确19.杂交种就是杂交育种参考答案:错误20.某种细胞染色体数为2n=24,有丝分裂后期染色体的着丝点数为几个?参考答案:4821.染色体倒位只存在基因的位置效应而不表现剂量效应参考答案:错误22.利用杂种优势的品种类型往往是杂交种品种参考答案:正确23.全同胞轮回选择是指中选植株和一个共同的测验种进行测交,鉴定每一株半同胞后代的性状表现,表现好的中选个体互交组成新的群体。
福建农林大学-研究生复试-作物育种学-第7章-诱变育种第七章诱变育种一、诱变育种的概念及特点二、物理诱变三、化学诱变四、诱变后代的处理五、提高诱变育种效率的方法一、诱变育种的概念及特点1、诱变育种的概念利用理化因素诱发生物体产生变异,再通过选择育成新品种或新材料的育种方法。
★物理诱变:利用辐射诱发基因突变和(或)染色体变异★化学诱变:应用化学物质诱发基因和(或)染色体变异2、特点(1)优点提高突变率,变异范围广。
突变率可达3%,比自然突变高100-1000倍。
突变类型多,还可能产生新基因。
对单一性状改良有效。
如早熟性、株高等。
多为点突变和隐性突变,易稳定,育种年限短。
●热中子:极早熟大豆哈75-222(早32天)●γ射线:原丰早水稻(早40天)●热中子(印度)蓖麻早150天(270天→120天)●大麦白粉病抗性基因mlo(2)局限有利变异少。
难以综合改良。
诱变的方向和性质尚不能控制。
二、物理诱变(一)物理诱变剂的种类及其性质物理诱变剂:各种辐射线。
因此,物理诱变通常称为辐射诱变。
分为:电离辐射线和非电离电离辐射线。
用于作物育种的大多是电离辐射线。
1、电离辐射线χ射线(伦琴射线):最早用于诱变的射线。
20世纪20年代利用χ射线诱发玉米、大麦;1934利用χ射线育成第一个烟草突变品种Chlorina●由x光机产生,其能量和穿透力与工作电压有关。
●低电压产生软χ射线,穿透力弱,适于花粉外照射●高电压产生硬χ射线,穿透力强,适合小块组织、愈伤组织的外照射。
γ射线(丙种射线):是一种短波长、能量高、穿透力强的电离辐射线。
目前应用最多。
●农用γ射线由放射性同位素60Co、137Cs产生,需专门的照射室(60Co源室),严密防护,安全。
适于外照射。
●福建2处●厦门大学的佳辐占,农林大的eui水稻。
中子:不带电粒子,穿透力强,可直接进入细胞核内,适于处理种子、植株的外照射。
β射线:带电粒子, 质量小速度快,可以穿透几毫米的组织。
作物育种学试题及答案第一章绪论一、选择题:1.作物进化的基本因素有: ( )A. 遗传B. 变异C. 选择D. 漂变2.作物育种的实质: ( )A. 遗传B. 作物的进化C. 选择D. 作物的人工进化3.作物育种学的基本理论是( )。
A. 遗传学B. 生物学C. 植物学D. 生物进化论4.在人工选择的过程中,自然选择起作用吗? ( )。
A. 不起作用 B.起一定作用 C.起主要作用 D.起有利作用5.从生态学上讲,一个作物品种就是一个()。
A. 地区型B. 地理型C. 地域型D. 生态型6.在育种历史上,大幅度提高了作物单位面积产量的育种途径是哪些?( )。
A.系统育种 B.抗病育种 C.矮化育种 D.杂种优势利用E.辐射育种7.品种是人类根据一定地区生产和生活需要而创造的一种作物群体,它具有( )。
A.遗传性状的相对稳定性B.遗传性状的相对一致性C.遗传性状的新颖性 D.区域性 E.时间性8.作物育种的基本任务是( ) 。
A. 研究作物牲状的遗传规律 B.搜集、研究和创造种质资源C.培育作物新品种 D.研究育种方法 E.研究种子生产技术二、填空:1.作物进化与生物进化无本质区别,它们都涉及、、这几个主要因素。
是植物进化的基础,能够巩固和积累优良的变异,可使变异向有利方向巩固和发展,形成新类型、新物种。
2.作物育种和良种繁育学研究的对象是:三、判断下面各题的正误,正确的划“√”,错误的划“×”。
1.如果是杂交种,在品种标准中,除说明栽培技术要点外,还需要说明杂交制种技术。
( )2.农业种子可归纳为三种类型,即真正的种子、类似种子的果实,营养器官。
()3.作物育种学又称为人工进化的科学。
它是利用人工创造的遗传变异,而不是利用自然发生的变异培育新品种。
( )4.生物进化的三大要素是生存竞争、变异和选择( )。
5.从生态学来讲,一个作物品种就是一个地区型。
( )6. 品种是植物学上的分类单位。
第8章远缘杂交与倍性育种要求:熟悉远缘杂交的概念,了解克服远缘杂交困难的基本方法。
了解多倍体的来源及特点,多倍体产生的途径,多倍体育种的基本步骤。
掌握单倍体产生的途径,单倍体的鉴定及育种步骤。
内容:一、远缘杂交(一)远缘杂交的作用(二)远缘杂交障碍克服及后代选择二、倍性育种(一)多倍体育种(二)单倍体育种⏹一、远缘杂交(一)远缘杂交的作用1、远缘杂交的概念不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间的有性杂交属间杂交:水稻×玉米;水稻×竹子;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。
如栽培稻×野生稻,籼稻×粳稻、冬小麦×春小麦等。
⏹2、远缘杂交的作用(1)有利基因转移。
将异源种属植物有利性状引入栽培作物品种,提高抗逆、抗病性,培育新品种或创造新材料。
普通小麦×长穗偃麦草(抗条锈病)(2n=42)[1956]↓小偃6号[1979]高产、优质、抗条锈病、抗逆(耐干热风)推广面积近70万hm2。
更重要的是小偃6号已成为我国小麦育种的骨干亲本(长达15年以上),其衍生品种达50多个,累计推广3亿多亩,增产小麦150亿多斤。
⏹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。
2006年度唯一获得国家最高科学技术奖的科学家。
竹稻:30年磨一剑广东梅洲市农校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(不断回交)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)研究生物的进化⏹普通小麦是由三种野生植物经过两次远缘杂交,经历了九千年的自然选择和人工选择,才形成今天的小麦。
⏹从中东地区九千年前的古墓里边挖出来的是一粒小麦,一个小穗上只结一粒种子,产量很低。
后来一粒小麦与拟斯卑尔脱山羊草,发生了天然杂交,即远缘杂交。
⏹从此有了二粒小麦,就是一个小穗上长两粒种子,产量提高了。
⏹公元前五千年左右,二粒小麦又与方穗山羊草进行了第二次天然远缘杂交。
⏹第二次远缘杂交后,小麦的面粉产生了很大变化:●一粒小麦和二粒小麦的面粉都不能发面●普通小麦的面粉才能够发面,今天的馒头、面包,就是因为能够发面●这个基因哪里来的?它是方穗山羊草贡献的。
(4)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+22)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。
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。
(5)诱导单倍体(孤雌生殖)(6)利用杂种优势(远源杂交核置换选育不育系、利用核质杂种?)⏹(二)远缘杂交障碍克服及后代选择1、三大障碍(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”。
⏹2、克服方法(1)杂交不亲和的克服方法1)表现:——受精过程受阻——幼胚发育受阻——胚乳败育结果:不能得到种子⏹2)克服办法——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。
——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。
矮粒多/黑麦→2.9% ,(中国春/矮粒多)/黑麦→61.7%——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。
——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——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。
花柱截短:将母本花柱切除或剪短,直接授上父本花粉。
——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。
——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。
(2)杂种夭亡、不育的克服方法1)表现——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)。
——远缘杂种不发芽或发芽在不同发育时期夭亡。
——长成植株,但不能受精结实繁衍后代。
2)克服办法——幼胚离体培养(胚拯救)——杂种染色体加倍法——连续回交——延长杂种的生育期⏹(3)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——性状分离无规律性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。
——分离类型多,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。
——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。
⏹2)对远缘杂种后代分离的控制——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。
——连续回交可使杂种的同源的(轮回亲本)染色体数目增加,配对趋于正常,使杂种较快稳定。
——诱导杂种产生加倍单倍体花粉(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。
⏹3、远缘杂种后代的选择(1)F2、F3群体要大(2)不宜在低世代淘汰组合(3)对低世代材料选择标准要宽(4)应用回交法或复交法进行再加工(5)歧化选择将分离群体中的两极端类型(近亲本型)个体选出来,再进行随机交配形成新群体。
可以增加双亲染色体在减数分裂过程中非姐妹染色单体交换的机会,打破基因连锁,实现有利基因转移。
⏹二、倍性育种倍性育种:利用人工诱发植物染色体数目变异的材料选育新品种或新种质的育种技术。
染色体加倍的多倍体育种。
染色体减半的单倍体育种。
⏹(一)多倍体育种1、多倍体的概念和种类(1)概念:2n≥3x体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
染色体组(x):维持生物体生存的最低限度的一组染色体数目,也叫染色体基数。
染色体组内的各染色体形态、结构和连锁群都彼此不同,但它构成一个完整而协调的体系,缺少之一均可能变异、不育或死亡。
这是染色体组最基本的特征。
一般地,属内不同种的染色体基数是相同的。
高粱x=10 ,小麦x=7 ,棉属x=13,玉米x=10 甘薯x=15,豌豆x=7 ,稻属x=12正常情况下,属内不同种的染色体数目以染色体基数的整数倍变化,即整倍体。
如,小麦属,多个种都是7的整数倍。
配子体孢子体一粒小麦n= x=7 , 2n= 2x = 14二粒小麦n= 2x = 14, 2n= 4x = 28普通小麦n= 3x = 21,2n= 6x = 42⏹如果,体细胞(2n)的染色体数目比该物种的正常合子染色体数多或少一个或若干个染色体,称为非整倍体。
⏹(2)多倍体的类型及其来源1)类型同源多倍体:增加的染色体组来自同一物种。
异源多倍体:增加的染色体组来自不同物种。
过渡类型或复合类型:区段异源多倍体:BBBB11同源异源多倍体:AAAABBBB倍半二倍体:AABB×BB → ABB⏹2)多倍体的自然产生途径合子染色体数目加倍:受精后的合子染色体加倍。
分生组织染色体加倍:有丝分裂异常,染色体复制、分裂,但细胞不分裂。
染色体加倍的细胞发育形成多倍体。
未减数配子的受精结合:主要途径不减数的二倍体雌配子(n=2x),和正常的雄配子(n=1x)受精结合,发育成三倍体。
2x的雌雄配子受精结合,发育为四倍体。
⏹3)植物界的天然多倍体自然界广泛生存着多倍体植物,据统计,被子植物中50%以上的物种是多倍体。
禾本科植物中到达75%以上。
栽培作物中,小麦、烟草、花生、棉花、甘薯、马铃薯、甘蔗、苹果、李、樱桃、菊、水仙、郁金香等都是自然形成的多倍体。
玉米?天然的异源多倍体比同源多倍体多,同源多倍体大多是无性繁殖、多年生的。
⏹同源多倍体(autopolyploid):甘薯同源六倍体,2n= 6x马铃薯同源四倍体,2n= 4x香蕉同源三倍体,2n= 3x⏹异源多倍体(allopolyploid):陆地棉异源四倍体A1A1D1D1;2n= 4x普通小麦异源六倍体AABBDD,2n= 6x小黑麦异源六倍体AABBRR;2n= 6x八倍体小黑麦AABBDDRR,2n= 8x⏹2、多倍体的特点(1)器官巨型性巨型性是同源多倍体主要形态特征之一。
细胞核和细胞体积(特别是保卫细胞)、叶片、厚度、气孔和花粉粒、花和种子、茎的粗度增大。
“巨大性”不是绝对的,如四倍体甜瓜、哈密瓜的果实反而比二倍体小,其他植株性状仍具巨大性。
(2)生长发育一般比二倍体缓慢,成熟较迟,分枝(分蘖)能力减弱。
(3)抗逆性提高,适应性增强。
如三倍体和四倍体西瓜对枯萎病有较强的抗性,可连种多茬。
四倍体的萝卜对普通根肿病的抗性比二倍体高。
(4)同源多倍体育性差,结实率低。
同源三倍体几乎不育。
异源多倍体植物的染色体配对正常,植株雌雄配子发育正常,结实率较高。