园林植物育种学杂交育种.ppt
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1、琚淑明,上篇:园林植物遗传学,第六章 杂交育种,cross breeding,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,一、概念及意义,1. 定义 杂交育种是指通过两个遗传性不同的个体之间进行有性杂交获得杂种,继而选择培育以创造新品种的方法。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,2. 分类,根据进行杂交的亲本间亲缘关系的远近,又可区分为近缘杂交和远缘杂交两大类。 近缘杂交: 是指品种内、品种间或类型间的杂交。它用于提高后代生活及选育新品种。 远缘杂交:是种间、属间或地理上相隔很远不同生态类型间的杂交。它主要用于创造更丰富的变异类型。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,一二年
2、生有性繁殖的园林植物的杂交育种,根据其杂交效应的利用方式一般分为组合育种和优势育种两类。,组合育种的目的在于通过杂交,使不同亲本的基因重组,产生新的类型,再通过选择,培育出集双亲优点于一体的新品种。,优势育种的目的则是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种的个体中,形成的该形状上具有杂种优势的新类型。,对于异花授粉的植物,组合育种需要经过几代的选择,使杂种后代的有利基因组合纯化,才能成为定型的品种。而在优势育种中,要想使杂种一代个体间表现一致,就必须使杂合亲本纯合化。简言之,组合育种是“先杂后纯”,优势育种是“先纯后杂”。用于生产时,组合育种是同质结合的类型,可以继续留种繁殖;而优势
3、育种是利用杂合类,不能继续留种繁殖。由此可见,组合育种和优势育种是两个不同的育种途径,有着各不相同的育种程序。,多年生无性繁殖的园林植物,组合育种和优势育种却是密切联系的。因为优良的基因组合,不需经过分离纯化,通过无性繁殖可以稳定地传递下去,不产生分离重组,使杂种优势可以稳定地保持下去,不发生解体衰退的问题。因此,无性繁殖的园林植物杂交育种具有组合育种、优势育种两者的特点。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,二、杂交育种计划的制定和准备工作,制定杂交育种计划应包括: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
4、排,克服杂交不孕性的措施和人力、物品、经济预算等。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,育种目标的确定,亲本开花授粉生物学特性的了解,杂交组合、方式的确定,调节花期花粉储藏,亲本种源的选择,杂交数量日程安排,克服杂交不孕性的措施,杂交后代的选育,杂交育种计划,人力物品 经济预算,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,1. 育种目标的确定,育种目标必须从花卉生产和园林绿化的实际需要出发,目标要规定得具体,有针对性,重点突出,使育种工作有的放矢。一般一次只要求解决一个重点问题,切勿面面俱到,以免一事无成。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,2. 杂交亲本选配的原则,选择的亲
5、本目标性状,综合性状好; 重点优良性状突出; 两个亲本的优缺点要能互相弥补; 双亲来源在地理上较远,生态类型不同; 亲本中有一方能够适应当地水土; 考虑两个亲本遗传传递能力的强弱; 双亲一般配合力好,具有较好的杂交亲和性; 选择结实性强的种类作母本,而以花粉多而正常的作父本,以保证获得种子。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,3. 杂交方式的确定,成对杂交 又称单杂交,即两个亲本一为母本以为父本配成一对杂交。当两个亲本优缺点能互补时,性状总体基本上能符合育种目标时,应尽可能采取单杂交,因单交只需杂交一次即可完成,杂交及后代选择的规模不需很大。,A X B,徐州工程学院,琚淑明,上篇:
6、园林植物遗传学,成对杂交的特点 亲本明确; 便于重复; 综合性状少.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,复合杂交 即在两个以上亲本之间进行杂交,一般先配成单交,然后根据单交的缺点再选配另一单交组合或亲本,以使多个亲本的优缺点能互相弥补。,复交的方式因采用亲本数目和杂交方式的不同又可分为以下几种: (1)三交:即(AB)C。例如南林场是(河北杨毛白杨)响叶杨的杂种。在这类杂种中,A、B两个亲本的核遗传组成在其杂交组合的F1中各占1/4,而C亲本占1/2。 (2)双交:即(AB)(CD)。例如(毛白杨新疆杨)(银白杨灰杨)杂交。在双交杂种中,A、B、C、D的核遗传组成各占1/4。 (3)
7、四交:即(AB)CD。在四交的杂种后代中,A、B亲本的核遗组成各占1/8,C亲本的核遗传组成占1/4,D亲本为1/2。 还有亲本数目更多的五交、六交等复交。,例如,目前在园林中广泛栽培的杂种香水月季,就是通过复交培育成的。其杂交育种程序如下: 月月红(中国月季)香水玫瑰 (Rosa chinensis) (Rosa demascera) 波邦蔷薇 法国蔷薇 (Rosa bonrhoniana)(Rosa gallica) 杂种波邦月月红 (Hybrid bourbon) 杂种长春月季香水月季 (Hybrid perpetual)(Rosa odorata) 杂种香水月季 (Hybrid tea
8、),徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,复合杂交配合方式 综合性状好的亲本最后杂交 含主要目标性状的亲本最后杂交,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,回交 两亲本杂交后子一代所选单株与原两亲本之一进行杂交,称为回交。一般在第一次杂交时选具有优良特性的品种作母本,而在以后各次回交时作父本,这个亲本在回交时叫轮回亲本。回交的目的是使亲本的优良特性在杂种后代中慢慢加强,以把亲本的某一优点转移到杂种为目的。回交育种法近年主要用于培育抗性品种或用于远缘杂交中恢复可孕性和恢复栽培品种优点等。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,回交育种注意事项 轮回亲本适应性强; 非轮回亲本目标性
9、状明显; 回交后代加强选择; 回交次数3-4次; 数量性状的改良不用回交法.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,多父本混合授粉(自由授粉) 以一个以上的父本品种花粉混合授给一个母本品种的方式,称为父本混合授粉。去雄后任其自由授粉实质上也是多父本混合授粉。这种授粉方式虽然有时父本不清楚,但比较简单易行,而且后代分离类型比较丰富,有利于选择。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,多父本混合授粉的特点 简便易行; 花粉来源广泛, 后代变异丰富; 利用父本一个明显性状筛除假杂种.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,4. 花部构造和开花习性,杂交亲本确定后就要了解花部构造,开
10、花习性和传粉特点等,以便采取有效措施确保杂交成功。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,花部构造,两性花 单性花,雌雄蕊同熟; 雌蕊早熟; 雄蕊早熟; 柱头异长; 雌雄蕊不等长.,雌雄同株 雌雄异株,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,传粉方式 虫媒花 风媒花,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,授粉特性 自花授粉; 异花授粉; 常异花授粉.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,5. 花期调整与花粉处置,花期调整 开花时间的不一致,造成杂交工作的困难。 首先要摸清亲本的生长发育规律及对温度、光照的要求。找出影响开花的主导因子,就能有效地调整花期。 第二, 要进行
11、栽培调控 。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,花粉的收集 在杂交时可采取以散粉的花朵,直接授于母本柱头上,但不能保证花粉的纯洁。最好预先套袋,以免掺杂其它花粉。也可摘取即将开放的花朵,在室内阴干,花药开裂后收取花粉。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,花粉的贮藏 花粉贮藏的意义: 花粉贮藏的原理:低温、干燥。 花粉贮藏的方法:,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,花粉生活力的测定 杂交法 培养法 染色法,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,三、杂交技术,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,1. 母株和花朵的选择 根据育种目标的的要求,选择生长健壮,
12、发育良好的作为母株; 在母株数量较多时,以确保杂交工作的安全为准; 去雄的花朵以选择植株的中上部和向阳的花为好; 每枝保留的花朵数一般以朵为宜,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,2. 去雄 防止伤及雌蕊; 彻底; 防止污染;,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,3. 套袋,保护雌蕊; 防止非计划授粉; 防治昆虫及其它伤害; 标记植株。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,4. 授粉,授粉时机; 授粉量; 授粉次数; 授粉方法。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,5. 杂交后的管理,栽培管理 杂种种子的保护 杂种种子的采收,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物
13、遗传学,6. 室内切枝杂交,枝条的采取和修剪; 水培和管理; 去雄、隔离和授粉; 果实发育期管理和种子采收.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,四、杂交后代的选育,一二年生草花的选育; 木本植物的选育; 营养繁殖植物材料的选育。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,五、杂交育种的一般程序,种质资源的调查,育种目标的制定,杂交方式的确定 杂交技术的应用 杂种后代的选育 优良杂种的鉴定 品种试验和品种推广,杂交亲本的选配,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,作业: 简述杂交亲本选配的一般原则. 参看现有资料, 以十大名花为例,说明杂交育种的主要成就.,徐州工程学院,琚淑明
14、,上篇:园林植物遗传学,第七章 远缘杂交育种和杂种优势的利用,第一节 远缘杂交育种,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,一、远缘杂交的概念和分类,(一)远缘杂交的概念 植物分类学上不同种或不同属间的有性杂交称为远缘杂交。 此类杂交产生的后代称远缘杂种。,Rosa canida,Rosa glauca,Rosa foetida,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,(二)远缘杂交的分类 精卵结合型: 通过受精过程,结合自己成了精核和卵的全部遗传信息的杂种; 非精卵结合型: 由获得远缘父本部分遗传信息的卵发育成的,这部分遗传信息可能来源于父本配子细胞质内的DNA或mRNA等。,徐州工
15、程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,二、远缘杂交的作用和意义,(一)远缘杂交的作用 提高花卉的抗病性和抗逆性; 创造花卉新类型; 利用杂种优势.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,(二)远缘杂交的意义 获得具有良好的综合性状的杂种植物; 研究一些种、属之间的亲缘关系和自然界物种形成的途径; 创造出一些不寻常的广泛的新类型.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,现代月季杂交育种,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,现代月季的4个重要亲本 Rosa centifolia R. chinensis,perpetual, R.ordorata (Tea Rose),(Chi
16、na rose),(Cabbage Rose),“La France”,“The worlds most beautiful flower”,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,现代月季,Oliympiad,Miniature rose,Peace,Pinck peace,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,现代月季的主要类群 Hybrid Teas Grandifloras Polyanthas Floribundas Climbers Miniatures Miscellaneous shrub Roses Old-Fashioned Rose All-American R
17、ose Sellections,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,中国原产茶花,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,切花菊 盆景菊 悬崖菊 地被菊 独本菊 大立菊,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,菊花育种,野菊花,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,三、远缘杂交的特点,(一)远缘杂交的不亲和性; (二)远缘杂种的不育性; (三)远缘杂种后代分离的广泛性; (四)远缘杂种的杂种优势.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,四、远缘杂交不亲和性及其克服,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,(一)远缘杂交
18、不亲和现象及其原因: 花粉在异种植物的柱头上不能发芽; 花粉管不能进入柱头; 花粉管生长缓慢或花粉管太短,不能进入子房到达胚囊中; 花粉管虽能进入子房,到达胚囊,但不能受精; 受精后的幼胚不发育,或发育不正常,或发育中途停止; 杂交种子的幼胚、胚乳和子房组织之间缺乏协调性,胚乳不能为杂种胚提供正常生长所需的营养,影响杂种胚的发育。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,(二)远缘杂交不亲和性的克服方法 (十大方法) 、选择适当亲本并注意正反杂交 选择亲本时,除了根据育种目标,选择具有最多的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特点,选择和选配适当亲本,以提高远缘杂交的成功
19、率。在选定作亲本的种属内,选择亲和性较好的种类作为杂交亲本。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、混合花粉和多次重复授粉 混合花粉,即在选定的交本花粉内,掺入少量其他品种甚至包括母本的花粉,然后授于母本花朵柱头上。 重复授粉,即在同一母本花的蕾期,开放期和花朵即将凋谢等不同时期,进行多次重复授粉。由于雌蕊发育成熟度不同,它的生理状况有所差异,受精选择性出就有所不同,有可能达到最有利于受精过程正常进行的条件,促进受精率的提高。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、选择第一次开花的幼龄杂种实生苗作母本。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、柱头移植、剪短法 将父本花粉
20、先授予同种植物的柱头上,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朵的柱头上或先进行异种间杂交时常因花粉管后,再行授粉。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、预先无性接近法 在进行远缘杂交前,预先将亲本互相嫁接在一起,使它们彼此的生理活动得到协调,或改变原来的生理状态,而后进行有性杂交,较易得到成功。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、媒介法 当甲与乙两种直接杂交不能成功时,可以用两亲之一先与第三类型丙进行杂交,将杂交得到的杂种再与另一亲本杂交,这种媒介的方法,有时较易获得成功。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、化学药剂的应用 赤霉素、萘乙酸、吲
21、哚丁酸、硼酸等化学药剂处理可克服某些远缘杂交不结实的缺点。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、组织培养技术的应用 随着组织培养研究的深入,已经开始研究应用人工培养基把母本花朵中取出胎座或没有带胎座的胚珠,置于试管中进行人工授粉受精。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、应用温室或保护地杂交,改善授粉受精条件.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、花粉预先用低剂量辐射处理 花粉用低剂量射线处理后,活性增加,表现花粉发芽率提高,花粉管生长迅速, 再行杂交可以提高杂交成功率。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,五、远缘杂种不育性及其克服,(一)远缘杂种不育性
22、表现 远缘杂种的不育性表现,包括杂种的成活性和结实性两个方面: 成活性:即杂种种子不发芽升虽然发芽生长,但幼苗生长衰弱或早期夭亡; 结实性:即杂种植株虽能成活,但结实性差,甚至完全不能结实。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,(二)远缘杂种不育性原因,1. 成活性差的原因:主要是由于远缘种间遗传差异大,造成生理上不协调,在胚胎发育的关键时刻,产生了某些重要缺陷,因而影响了杂种的成苗成株。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,2. 造成远缘杂种植株结实性差或完全不能结实的原因 减数分裂异常; 远缘杂种生殖器官发育不全,完全不能形成雌雄配子。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物
23、遗传学,(三)远缘杂种不育性的克服方法: 、杂种胚的离体培养; 、杂种染色体的加倍; 、回交法; 、改善营养条件; 、人工辅助授粉; 、延长培育世代、加强选择.,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、杂种胚的离体培养 将杂交所得的不饱满种子或未成熟种子,或在其发育中期取出幼胚,置于一定的培养基中培养,由于适合的营养和优良的培养条件,其出苗率大为提高。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、杂种染色体的加倍 对于亲缘关系较远的二倍体杂种,在种子发芽的初期或苗期用0.1-0.3%秋水仙碱液处理若干时间,使体细胞染色体数加倍,获得异源四倍体(即双二倍体). 双二倍体在形成配子的减数分
24、裂过程中,每个染色体都有相应的同源染色体可以正常进行配对联合,产生具有二重染色体组的有生活力的配子,从而大大提高结实率。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、回交法 在亲本染色体数不同和减数分裂不规则的情况下,杂交产生的雌配子一般是不平衡的,但仍有部分可能接受正常的雄配子而得到结实,并且通过连续的回交,其结实能力逐渐得到加强。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、改善营养条件 远缘杂种由于生理机能不协调,当提供优良的生长条件时,可能逐步复正常生长。,徐州工程学院,琚淑明,上篇:园林植物遗传学,、人工辅助授粉 采用混合花粉的人工辅助授粉, 将使杂种受精选择性得到更大满足, 可
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