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1、第五章 有性雜交育種,第一節(jié) 有性雜交育種的類別和重要性,一、雜交育種(sexual cross breeding)概念 用不同基因型進(jìn)行雜交,再經(jīng)分離、重組,創(chuàng)造異質(zhì)的后代群體,從中選擇優(yōu)良個(gè)體,并進(jìn)一步育成新品種的方法。,,,,,二、有性雜交分類,近緣雜交 遠(yuǎn)緣雜交 近緣雜交: 是指同一物種內(nèi)品種間或類型間的雜交。它用于提高后代生活力及選育新品種。即常規(guī)雜交育種 遠(yuǎn)緣雜交(distant hybrid):
2、植物分類單位上不同種或不同屬及其以上類型間的有性雜交。它主要用于創(chuàng)造更豐富的變異類型。廣義的雜交育種還包括雜交優(yōu)勢育種(F1 hybrid breeding),,(1)是創(chuàng)造新品種新類型的重要手段如現(xiàn)代月季、菊屬、石竹屬、唐菖蒲屬、杜鵑屬、大麗花屬、郁金香屬育種途徑中主要的技術(shù);品種改良創(chuàng)始性途徑,三、雜交育種的意義,(2)雜交是生物進(jìn)化的重要方式基因重組分離產(chǎn)生植物的多樣性,通過選擇向適應(yīng)自然方向進(jìn)化人工有意識雜交則向人
3、類需要的方向進(jìn)化。,,,(3)雜交是研究遺傳理論的重要方法之一如三大遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)在紫茉莉中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞質(zhì)遺傳雜交親和性為分類提供了遺傳依據(jù),,,,,,(4)雜交選育新品種具有重大經(jīng)濟(jì)效益方法簡單,投資少,容易掌握、實(shí)施,植物授粉方式:自花授粉異花授粉常異花授粉植物,(5)有性雜交可廣泛應(yīng)用于各種授粉方式和繁殖方式的園林植物。,1) 自花授粉:花粉從花粉囊散發(fā)出后,落到同一花的柱頭上的授粉現(xiàn)象。如鳳仙花、矢車菊、香豌豆、牽
4、牛花、掃帚草、桂竹香、羽扇豆、紫羅蘭以及多數(shù)禾本科植物等。在實(shí)際應(yīng)用上,自花授粉的概念,還指在花卉栽培上同品種間的授粉和在農(nóng)業(yè)上同株異花間的授粉。,掃帚草,自花授粉植物,香豌豆,,自花授粉植物,自花授粉的花的特點(diǎn):(1)兩性花,花的雄蕊常圍繞雌蕊而生,而且挨得很近,所以花粉易于落到本花的柱頭上;(2)雄蕊的花粉囊和雌蕊的胚囊必須是同時(shí)成熟的;(3)雌蕊的柱頭對于本花的花粉萌發(fā)和花粉管中雄配子的發(fā)育沒有任何生理阻礙。(4)花瓣一
5、般沒有鮮艷的色彩(5)自然異交率不到5%,閉花授粉:是一種典型的自花授粉,這類植物的花不待花苞張開,就已經(jīng)完成受精作用?;ǚ壑苯釉诨ǚ勰依锩劝l(fā),花粉管穿過花粉囊的壁,向柱頭生長,完成受精。因此,嚴(yán)格地講不存在授粉這一環(huán)節(jié),例如豌豆、花生等。閉花受精在自然界是一種合理的適應(yīng)現(xiàn)象,植物在環(huán)境條件下不適于開花授粉時(shí),閉花受精就彌補(bǔ)了這一不足,完成生殖過程,而且花粉可以不致受雨水的淋濕和昆蟲的吞食。同時(shí),還有利于物種保持純合狀態(tài)。,,
6、花生屬于閉花授粉受精后,子房基部的分生組織進(jìn)行細(xì)胞分裂,形成子房柄,把子房往外推出,約在開花后3—5天即形成肉眼可見的針狀物,就是子房柄和先端的子房,合稱果針。果針具有向地性伸長生長的特性,把子房送入土中,這過程稱花生下針或落針,子房在土中膨大發(fā)育成為莢果。故花生是自然界罕見的地上開花地下結(jié)果的作物。,2) 異花授粉:一朵花的花粉傳送到同一植株或不同植株另一朵花的柱頭上的授粉方式。在花卉栽培上,不同品種間的授粉和作物栽培上不同
7、植株間的授粉,也稱異花授粉。如香雪球、萬壽菊、石竹、毛地黃、金雞菊、波斯菊、雛菊、罌粟、虞美人、旱金蓮、勿忘草、矮牽牛、半枝蓮、一串紅、高雪輪、松蟲菊、福祿考、雞冠花、百日草、花菱草、百合、大麗花雌雄異株:石刁柏、楊樹、柳樹、銀杏雌雄同株異花:落葉松、松樹。雌雄同花:菊花、向日葵等,,,,旱金蓮,,,,,毛地黃,,,異花授粉植物的特點(diǎn)⑴花單性,或雌雄異株植物;⑵兩性花,但雄蕊和雌蕊不同時(shí)成熟;⑶雌、雄蕊異長或異位,也不能
8、進(jìn)行自花授粉;⑷花粉落在本花柱頭上不能萌發(fā),或不能完全發(fā)育以達(dá)到受精的結(jié)果。(5)自然異交率在50%以上。另常異花授粉植物,如翠菊,自然異交率在5%-50%之間,雜交育種包括雜交、選擇和自交三個(gè)過程1、雜交是不同基因型配子的結(jié)合(1)基因的重組綜合父母雙親的優(yōu)良性狀利用親本基因間的互作而產(chǎn)生新的類型 互補(bǔ)作用 積加作用 重疊作用
9、160; 顯性上位作用 隱性上位作用 抑制作用http://202.116.160.98:8000/course/ycx/Course/3-6.htm,四、雜交育種的原理,,(2)遺傳連鎖的打破(交換)可以打破不利基因的連鎖,從而獲得新的或優(yōu)良的類型,,,,,紅色大花,藍(lán)色小花,紅色大花,紅色大花,藍(lán)色小花,藍(lán)色小花,藍(lán)色大花,紅色小
10、花,紅色大花,2.選擇使雜交群體及其后代的基因頻率發(fā)生變化,直觀地表現(xiàn)為子代相對于親代表型的變化定向選擇可使群體的基因頻率向需要的方向變化,3.自交基因純化使優(yōu)良的目的基因從群體中分離出來,,雜合體比例:(1/2)r純合體比率:「1- (1/2)r」n注解:r---自交代數(shù);n---雜合基因位點(diǎn)數(shù),按參與雜交親本數(shù)目的不同,??煞譃椋簡谓粡?fù)交(三交、四交、雙交)回交多父本授粉聚合雜交等方式,第二節(jié) 雜交方式,一、
11、單交又稱成對雜交,即參加雜交的親本只有兩個(gè),一為母本一為父本配成一對雜交。正交(A/B)反交(B/A)正反交的效果:核基因無區(qū)別,胞質(zhì)基因不同若正反交一樣,則優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)仄贩N為母本,A X B,知識點(diǎn):正反交、胞質(zhì)遺傳,,單交的特點(diǎn)親本少,操作簡單;重復(fù)性好;綜合性狀少.盡可能采取單交雜交及后代選擇的規(guī)模不需很大。,二、復(fù)合雜交即在兩個(gè)以上親本參與的雜交。一般先配成單交,然后根據(jù)單交的缺點(diǎn)再選配另一單交組合
12、或親本,以使多個(gè)親本的優(yōu)缺點(diǎn)能互相彌補(bǔ)。,(AXB)X C,(一) 三交(A/B//C)或(A//B/C)最后雜種中A、B的遺傳成分各占1/4,C占1/2,(二) 四交(A/B//C/3/D)(數(shù)字表示第幾次)A、B、C、D的遺傳比例各占?需3代雜交,(AXB)X (CXD),(三) 雙交(double cross)(A/B//C/D)遺傳比例需2代雜交,復(fù)合雜交配合方式綜合性狀好的親本最后雜交含主要目標(biāo)性狀的親本
13、最后雜交特點(diǎn)遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜、后代分離廣泛可能選出更好的品種需較多的人力、物力育種周期較長,三、回交(一)回交(back cross)與回交育種的概念回交:兩親本雜交后F1所選單株與原兩親本之一進(jìn)行 雜交,稱為回交。回交育種:運(yùn)用多次回交培育新品種的方法,回交的目的:在某一優(yōu)良品種尚缺一二個(gè)有利性狀時(shí),用回交可將另一親本具有這一二個(gè)有利性狀的基因轉(zhuǎn)移到該優(yōu)良品種中去。表示方法:A/2*B(*表示
14、回交,2表示包括第一次雜交在內(nèi)的回交次數(shù),A非輪回親本,B輪回親本),回交一代表示為:BC1或BC1F1,輪回親本:缺少某一二個(gè)有利性狀的優(yōu)良品種重復(fù)用作親本,稱輪回親本.又因是有利性狀的接受者,也稱受體. 輪回親本應(yīng)是綜合性狀較好,預(yù)計(jì)有發(fā)展前途的品種。非輪回親本:具有某一二個(gè)受體所缺少的有利性狀的品種作親本,只在開始回交時(shí)用1次,稱非輪回親本。因是有利性狀的提供者,故稱供體。所提供的有利性狀最好是顯性單基因控制的。,回交育種
15、過程: 從回交一代開始,每代都從雜種中選擇具有供體的有利性狀的個(gè)體與輪回親本雜交。如此繼續(xù)進(jìn)行多次,直到最后得到所有性狀與受體相似,但增加了從供體轉(zhuǎn)來的有利性狀的后代時(shí)為止。然后再進(jìn)行1~2次自交,選出被轉(zhuǎn)移性狀為純合的個(gè)體,進(jìn)而育成新品種。,P1,F1,,,,,回 交,輪回親本,非輪回親本OR供體親本,(二)回交的遺傳學(xué)效應(yīng)增加輪回親本的遺傳成分;輪回親本的基因頻率逐漸增大1-(1/2)n+1 (n為回交次數(shù))非輪回
16、親本的基因頻率逐漸減少基因型純合度受回交親本影響;一般經(jīng)5~6次回交,其后代的主要性狀已接近輪回親本,,回交的次數(shù),(三)回交育種的應(yīng)用用于改良少數(shù)幾個(gè)性狀或輸入某些特定性狀1.在優(yōu)良品種中輸入抗性基因2.轉(zhuǎn)育雄性不育和自交不親和系3.改善育種材料的性狀當(dāng)育種材料某一性狀表現(xiàn)較差時(shí),可用該性狀表現(xiàn)較好的品種為供體親本進(jìn)行回交4.克服遠(yuǎn)緣雜交不稔(不開花或只開花不結(jié)籽),(四)回交育種注意事項(xiàng)輪回親本應(yīng)綜合性狀
17、優(yōu)良,只有少數(shù)性狀需要改良;要輸入的性狀必須是質(zhì)量性狀或遺傳力高的數(shù)量性狀,且在非輪回親本中表現(xiàn)突出;數(shù)量性狀的改良一般不用回交法;供體親本輸出性狀優(yōu)良,應(yīng)由少數(shù)基因控制;輸入性狀為不完全顯性或?yàn)樯贁?shù)基因控制時(shí),回交次數(shù)不宜過多,以免使輸入性狀被削弱。,四、多父本混合授粉(multiple parental pollination)(自由授粉) 以一個(gè)以上的父本品種花粉混合授給一個(gè)母本品種的方式,稱為父本混合
18、授粉。 去雄后任其自由授粉實(shí)質(zhì)上也是多父本混合授粉。 這種授粉方式雖然有時(shí)父本不清楚,但比較簡單易行,而且后代分離類型比較豐富,有利于選擇。,多父本混合授粉的特點(diǎn):簡便易行花粉來源廣泛,后代變異豐富后代中有退化現(xiàn)象例子:地被菊品種‘金不換’、‘美矮黃’、‘乳荷’由‘美矮粉’和‘鋪地荷花’自然授粉選育出來,第三節(jié) 親本的選擇與選配,親本選擇根據(jù)育種目標(biāo)從原始材料中選擇優(yōu)良的品種類型
19、作為父母本親本選配(在親本選擇的基礎(chǔ)之上進(jìn)行)從入選的親本如何進(jìn)行配組雜交。如單交中選擇父母本(正交還是反交)復(fù)交中的親本先后順序回交中的輪回親本的確定,一、親本選擇的原則1.明確親本選擇的目標(biāo)性狀,分清主次一、二年生花卉,其觀賞性由花色、花徑、花期、花數(shù)、株幅、株形、株高等性狀綜合決定2.擴(kuò)大育種原始材料,精選親本3.親本具有盡可能多的優(yōu)良性狀,4.親本優(yōu)良性狀的遺傳力要高性狀遺傳力(率)(heritab
20、ility):又稱遺傳傳遞力,是指親代將其遺傳特性傳遞給子代的能力。在育種中,對一個(gè)性狀進(jìn)行選擇的效果如何,主要取決于該性狀的遺傳傳遞能力的大小,即遺傳力的大小。親子間的相似程度高,說明該性狀受環(huán)境影響小,其遺傳力高。,優(yōu)良性狀的遺傳力越強(qiáng),則雜交后代中優(yōu)良性狀越容易保持月季中古老品種(‘秋水芙蓉’等)和野生薔薇種(‘極春刺玫’等)分別在優(yōu)良栽培性狀(連續(xù)開花性,鮮艷花色、重瓣性)和多種抗逆性(抗寒、抗旱、抗病等)上具有較強(qiáng)的
21、遺傳力,5.重視選用本地品種親本中有一方能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)厮痢?二、雜交親本選配的原則,兩個(gè)親本的優(yōu)缺點(diǎn)要互補(bǔ);可以有共同的優(yōu)點(diǎn),避免有共同的缺點(diǎn)有時(shí)難以兩全其美(花數(shù)與花徑)雙親來源在地理上較遠(yuǎn)或生態(tài)類型不同;菊花 ‘美矮粉’(美國)X毛華菊(中國),已培育了幾十個(gè)優(yōu)良品種盡量選擇具有較多優(yōu)良性狀的親本為母本;紫茉莉的花葉遺傳,耬斗菜重瓣性遺傳(母性遺傳)栽培X野生時(shí),一般用栽培品種作母本;本地X外地時(shí),用本地品種作
22、母本。,4. 雙親一般配合力好(P124)一般配合力(general combining ability ):某一親本品種在一系列雜交組合中雜交后代某一數(shù)量性狀的平均表現(xiàn)。反應(yīng)了該品種與其它品種雜交產(chǎn)生優(yōu)良雜種后代的能力5.注意親本育性及雜交親和性;奇數(shù)倍體或非整倍體、重瓣品種等,有性生殖能力差菊科、百合屬等有自交不親和現(xiàn)象(雜交時(shí)親緣關(guān)系不要太近)。6. 注意親本的遺傳規(guī)律目標(biāo)性狀是顯性還是隱性,是質(zhì)量性狀還是數(shù)
23、量性狀三色堇的純色品種(無花斑)為隱性性狀,若要保持這一性狀,另一親本也宜選純色品種。,,,,第四節(jié) 有性雜交技術(shù),一、雜交前的準(zhǔn)備工作二、親本植株的培育與選擇三、花粉的采集、貯藏及生活力測定四、隔離、去雄與授粉五、 雜交后的管理六、 室內(nèi)切枝雜交七、雜交種子的采收與貯藏,(1) 花部構(gòu)造和開花習(xí)性,雜交親本確定后就要了解花部構(gòu)造,開花習(xí)性授粉特點(diǎn)等,以便采取有效措施確保雜交成功。開花習(xí)性:花期(整株花花期與每朵花花
24、期),開花順序,每天開花時(shí)間。,1.熟悉育種材料,一、雜交前的準(zhǔn)備工作,開花時(shí)間及花期長短(開花習(xí)性):,不同的園林植物其開花時(shí)間差異較大,如梅花、玉蘭、連翹等在早春開花,懸鈴木、牡丹、芍藥等春季開花,荷花夏天開,菊花秋天開,蠟梅則怒放于冬季,而月季、矮牽牛、四季桂等一年四季均能開花。此外,不同品種的始花期、盛花期、終花期及整個(gè)開花過程的長短也不相同。通過觀察明確不同植物及品種的花期和開花規(guī)律對于人工雜交具有重要的指導(dǎo)意義,花——是被
25、子植物的生殖器官,是適應(yīng)于生殖的變態(tài)短枝,花的各部分為變態(tài)葉?;ǖ慕M成(6部分): 花柄(pedicel):連接莖與花的小枝;支持與運(yùn)輸;果實(shí)成熟時(shí)稱果柄 花托(receptacle):花柄頂端、花各部分著生的部位;有時(shí)參與果實(shí)的形成。 花萼(calyx):花托上最外層的變態(tài)葉(萼片)的總稱;常為綠色,結(jié)構(gòu)與葉相似;保護(hù)與光合作用。 花冠(corolla):花萼內(nèi)側(cè)變態(tài)葉(花瓣)的總稱;常具各種色彩和香氣;保護(hù)和助授粉。
26、,雄蕊群(androecium) :一般一朵花中有 多個(gè)雄蕊(stamen), 總稱為雄蕊群,是產(chǎn)生雄配子體的場所。 雌蕊群(gynoecium):花中央所有雌蕊(pistil)的總稱,雌蕊位于花的中央,由柱頭(stigma)、花柱(style)和子房(ovary)3部分組成;是產(chǎn)生雌配子體和孕育種子的場所。,花柄:起支持和輸導(dǎo)作用?;ㄍ校菏腔ū捻敹伺虼蟛糠帧;ū唬夯ㄝ嗯c花冠的總稱。雄蕊群:是一朵花中雄蕊的
27、總稱。由花絲與花藥兩部分組成。雌蕊群:是一朵花中雌蕊的總稱。由柱頭、花柱、子房三部分組成,Stamen,The male reproductive organ is called the stamenThe stamen is made up of the anther on top and the filament as the rod beneath it.The anther makes monoploid pollen
28、 grains,The Pistil,The female reproductive organ in a flower is called the pistil.The pistil is made up of the stigma at the top, the style which is a tube that connects the stigma to the ovary on the bottom.,,,根據(jù)花中雌蕊、雄
29、蕊的具備與否,可把花分為3類: 兩性花(bisexual flower):兼有雄蕊和雌蕊的花。 單性花(unisexual flower):僅有雄蕊或雌蕊的花。 無性花(neutral flower):花中既無雄蕊,又無雌蕊的花。,花序的類型 單花:一朵花單獨(dú)地著生在莖上,稱為單花(simple flower),如西瓜、南瓜、玉蘭、桃等植
30、物的花。 花序:大多數(shù)園藝植物的花不是單花,往往是幾朵,甚至上百朵花按一定順序排列在花枝上,這樣的花枝叫花序(inflorescence)花序可分為如下兩大類 。 有限花序(definite inflorescence),包括傘形花序、頭狀花序、聚傘花序等。 無限花序(indefinite inflorescence),如總狀花序、穗狀花序。,幾
31、種常見花卉的花結(jié)構(gòu),,三個(gè)花萼,三個(gè)花瓣,而且它的子房由多個(gè)心皮形成多室,種子多數(shù),成熟開裂,果實(shí)成熟的時(shí)候會裂成三瓣。蘭花最迷人的地方在它的三個(gè)花萼瓣化,有時(shí)兩個(gè)還合生在一起;它的花瓣又各式各樣,其中的唇瓣有時(shí)像舌頭,有時(shí)像個(gè)小兜,但不管怎么變化它只是一個(gè)花瓣。蘭花還有一個(gè)特別之處還在于它的雌雄蕊合生在一起,植物學(xué)上稱為“合蕊柱”。在合蕊柱的頂端有個(gè)帽子一樣的結(jié)構(gòu)叫“藥帽”,因?yàn)樗南旅媸恰盎ǚ蹓K”(花粉被蠟質(zhì)粘合在一起形成一團(tuán)狀
32、)。,蘭花花器官,,,,,,,,,,,大部分的蝴蝶蘭唇瓣會分裂成兩條觸角般的短須,使其更神似蝴蝶。,,,,,,,側(cè)萼片合生,隱于唇瓣后方,中萼片大,位于唇瓣上方,側(cè)生兩枚花瓣常狹而長。,鶴望蘭總苞片,綠色,邊緣暈紅小花6-8朵,順次開放外花被片3,橙黃色內(nèi)花被片3,舌狀,天藍(lán)色雄蕊5,柱頭伸長,,,,,,,百合科,花序多種,花多為兩性,輻射對稱;花被花瓣?duì)?,排列為兩輪,通?片;雄蕊通常6個(gè),與花被片對生,花藥縱裂,雌蕊由3
33、心皮組成。,月季(薔薇科)花結(jié)構(gòu)完全花,輻射對稱;花萼五片,花瓣多數(shù)(5-90片)呈復(fù)瓦狀排列。雄蕊、雌蕊多數(shù),雄蕊著生在雌蕊周圍,雌蕊簇生在花托中央。,木蘭科,花大,兩性,萼片和花瓣常相似,排成數(shù)輪,分離;雄蕊多數(shù),離生,螺旋狀排列于柱狀花托的下部;花藥長于花絲;心皮多數(shù)離生,螺旋狀排列于一柱狀花托的上部。,石竹科,花輻射對稱,兩性;萼片4~5,分離或連合成筒;花瓣4~5,雄蕊為花瓣數(shù)的2倍,柱頭2-3,上位子房。,,,山
34、茶科,花輻射對稱,兩性,總苞片常對生于萼下,萼片、花瓣各為5片,分離或基部連合,復(fù)瓦狀排列;雄蕊多數(shù),上位子房。,錦葵科,花兩性,輻射對稱;萼片5片;花瓣5片,旋轉(zhuǎn)狀排列;雄蕊多數(shù),花絲連合成單體雄蕊。,扶桑,木芙蓉,,美麗異木棉花絲合生成雄蕊管,包圍花柱。,,,授粉特性:(1)自花授粉(2)異花授粉授粉方式蟲媒花Entomophilous flower 風(fēng)媒花anemophilous flower (3)常異花授粉,
35、characteristics of anemophilous plant:多密集成穗狀花序或柔荑花序能產(chǎn)生大量花粉并同時(shí)散放花粉一般質(zhì)輕、干燥、表面光滑,易被風(fēng)吹送花絲特長,早期伸出花被之外(如禾本科)花柱較長,柱頭膨大呈羽毛狀,高出花被之外,易于接受花粉先葉開放常雌雄異花或異株花被常為0,不具色香,characteristics of Entomophilous plant:大多數(shù)有花植物為蟲媒植物花散發(fā)出強(qiáng)
36、烈的氣味,或香或臭多具有蜜腺,產(chǎn)蜜汁花大而顯著,色艷,白天開放者為紅、黃、紫等色,晚間開放者多為純白色(蛾類能識別)結(jié)構(gòu)上與傳粉的昆蟲形成互為適應(yīng)的關(guān)系花粉粒較風(fēng)媒花的大,外壁粗糙,多有刺突;花藥開裂時(shí)花粉粘在花藥上,花粉數(shù)量較少柱頭多有粘液分泌,易于粘附昆蟲體表所帶的花粉,2. 制定雜交計(jì)劃包括雜交時(shí)期的確定雜交組合的數(shù)目是否進(jìn)行正反交雜交的花(序)數(shù)等 3. 準(zhǔn)備雜交工具套袋用的硫酸紙小鑷子、毛筆、酒精、標(biāo)
37、簽、記錄表,二、親本植株的培育與選擇優(yōu)良的栽培技術(shù)花期調(diào)整疏去多余的花蕾,了解親本的生長發(fā)育規(guī)律,對溫、光的要求。找出影響開花的主導(dǎo)因子,有效地調(diào)整花期。要進(jìn)行栽培調(diào)控 。,2. 花期調(diào)整,花期調(diào)整的方法,,,3.疏去多余的花蕾,長日照,,日照長短,長日照,三、花粉的采集、貯藏及生活力測定,(1)花粉的收集時(shí)間:一般在授粉前一天包裝:硫酸紙(透氣)最好預(yù)先套袋,以免摻雜其它花粉。也可摘取即將開放的花朵到室內(nèi),花藥
38、開裂后收取花粉。,(2)花粉的貯藏 意義:解決花期不遇, 異地運(yùn)輸?shù)葐栴} 方法:低溫、干燥、黑暗例外:郁金香的花粉濕度不能低于40%,,,(3)花粉生活力的測定直接測定法(雜交法) 培養(yǎng)萌發(fā)法化學(xué)染色法形態(tài)鑒定法,,,,直接測定法直接將花粉授于柱頭上,一定時(shí)間后,染色壓片,顯微鏡觀察,統(tǒng)計(jì)培養(yǎng)萌發(fā)法將花粉撒于培養(yǎng)基表面培養(yǎng),鏡檢化學(xué)染色法利用花粉的呼吸作用,使用特殊的染色劑(如TTC)變色形態(tài)鑒定法將花
39、粉放在顯微鏡下觀察,失去生活力的花粉通常表現(xiàn)為畸形、皺縮等。,,花粉萌發(fā)過程:首先向柱頭周圍吸取水分花粉粒呼吸作用迅速增強(qiáng),聚核糖體增數(shù)量增多,蛋白質(zhì)合成顯著增加體積增大,高爾基體加強(qiáng)活動,產(chǎn)生很多大型小泡,帶著多種酶類和造壁物質(zhì),隨循環(huán)的胞質(zhì)向前流動的方向,釋放出小泡,參與花粉壁的建成花粉營養(yǎng)細(xì)胞液泡化增強(qiáng),細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)增加,細(xì)胞內(nèi)壓增強(qiáng)迫使花粉粒內(nèi)壁向著一個(gè)或幾個(gè)萌發(fā)孔突出,形成花粉管,精子的形成,一個(gè)花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂
40、最后形成4個(gè)花粉粒.花粉粒細(xì)胞經(jīng)有絲分裂形成一個(gè)生殖細(xì)胞,生殖細(xì)胞經(jīng)一一次有絲分裂形成兩個(gè)精子,兩個(gè)精子的遺傳物質(zhì)組成完全相同.,,,甌,,,,花粉萌發(fā)因素:植物種類不同,柱頭分泌物成分和濃度各不相同。酚類物質(zhì)的變化,對花粉粒萌發(fā)可起促進(jìn)或抑制的選擇作用B、Ca離子對花粉管生長有作用B:減少花粉粒破裂,提高萌發(fā)率,并促使花粉管生長Ca:誘導(dǎo)花粉管產(chǎn)生一定的取向性柱頭上的毛狀體釋放出各種芳香化合物有誘導(dǎo)花粉萌發(fā)的作用,,4.花粉
41、粒中貯存的酶和各種代謝物質(zhì)是萌發(fā)的內(nèi)在因素貯存在花粉壁的多種水解酶,與水接觸后,由壁內(nèi)濾出,對萌發(fā)和花粉管長入柱頭起重要作用花粉粒和花粉管中的角質(zhì)酶,可使柱頭表面乳頭狀突起的角質(zhì)溶解,為花粉管的聲中開辟通道花粉內(nèi)的代謝物質(zhì)可為花粉管的最初生長提供物質(zhì)基礎(chǔ),受精親合因素:,識別反應(yīng)決定于花粉壁上和壁內(nèi)的蛋白質(zhì)和柱頭表面蛋白質(zhì)表膜之間的相互關(guān)系成熟花粉粒外壁蛋白:由絨氈層細(xì)胞分泌,貯藏于外壁腔隙內(nèi)成熟花粉粒內(nèi)壁蛋白:花粉細(xì)胞本身產(chǎn)
42、生,存于內(nèi)壁,尤近萌發(fā)孔處柱頭表面一層親水蛋白膜:具粘性,具有“識別”作用,,花粉落于柱頭,受到潮濕時(shí),外壁蛋白幾分鐘內(nèi)釋放出來;內(nèi)壁蛋白通過萌發(fā)孔逸出花粉,二者結(jié)合,與柱頭表面的蛋白質(zhì)互起作用:親和者能從柱頭吸水而開始萌發(fā)(由壁內(nèi)釋放出來的角質(zhì)酶前體被柱頭的蛋白質(zhì)薄膜所活化,而將蛋白質(zhì)薄膜下的角質(zhì)膜溶解,花粉管得以穿入柱頭的乳突細(xì)胞)不親和者,在花粉萌發(fā)孔或剛伸出的花粉管端形成胼胝質(zhì)塞,有的在乳突細(xì)胞壁層間產(chǎn)生胼胝質(zhì)物質(zhì),阻止花
43、粉管的生長。,月見草親和與不親和花粉管在柱頭上30分鐘后的圖解,,四、隔離、去雄與授粉1. 隔離空間隔離、時(shí)間隔離(少用) 、器械隔離如萬壽菊最低400m,三色堇100m,矮牽牛100m 2. 母株和花朵的選擇選擇生長健壯,發(fā)育良好的母株;選擇植株的中上部和向陽的花;一般每枝保留的花朵數(shù)以3-5朵為宜。,3. 去雄在花朵將要開放前1-2天進(jìn)行 閉花授粉的植物應(yīng)提前3-5天防止傷及雌蕊;徹底;防止污染進(jìn)
44、行下一個(gè)材料前,消毒工具,4. 套袋,,保護(hù)雌蕊; 防止非計(jì)劃授粉; 防治昆蟲及其它傷害; 標(biāo)記植株。,5.授粉,即將父本的花粉授到母本的柱頭上 授粉時(shí)機(jī):柱頭充分成熟,分泌出發(fā)亮的黏液時(shí);多數(shù)開花后1-2天 授粉次數(shù):連續(xù)授粉2-3d; 授粉工具:橡皮頭、毛筆、噴霧器(風(fēng)媒花)。,授粉時(shí)可使用一定的植物生長調(diào)節(jié)劑如梅花用GA3,三色堇用NAA 授完后用70%酒精消毒,干燥后才可蘸另一花粉 最后,掛牌,做好記錄。
45、掛牌 授粉完畢后在塑料紙牌上寫明雜交組合名稱,授粉日期和操作者姓名,掛在該朵花花柄基部.,五、 雜交后的管理,栽培管理水肥、疏去多余的花朵 雜種種子的保護(hù),六、室內(nèi)切枝雜交,對象:種子小而成熟期短的園林植物如:楊樹、柳樹、小菊方法枝條的采取和修剪;如楊樹雄花枝可保留全部花芽雌花枝保留1-2個(gè)葉芽和3-5個(gè)花芽水培和管理;去雄、隔離和授粉;果實(shí)發(fā)育期管理和種子采收.,,,,,,七、雜交種子的采收與貯藏及時(shí)采收
46、、作好記錄貯藏:低溫、防蟲、干燥,有 性 雜 交 技 術(shù) 流 程,制定計(jì)劃,親本株的培育與選擇,隔離和去雄,花粉的準(zhǔn)備,授粉、標(biāo)記,授粉后的管理,,準(zhǔn)備器具,,,,,,過程:雜交、選擇、自交系譜法混合法,第五節(jié) 雜交后代的選育,一、系譜法(pedigree method)1 雜種第一代 (1) 種植方式 以雜交組合為單位,兩邊種植親本對照;(2)選擇策略 在F1不選單株。比較不同F(xiàn)1的綜合表現(xiàn),淘汰有嚴(yán)重缺陷的個(gè)
47、別組合,并拔除各F1群體內(nèi)的假雜種。,2 雜種二代(F2) (1)種植方式 同F(xiàn)1,但要求群體容量大于F1。 (2)選擇策略 性狀發(fā)生分離,單株選擇由此開始。首先選擇優(yōu)良的雜交組合,在中選組合中再選擇優(yōu)良單株。只選擇質(zhì)量性狀和遺傳力高的性狀,3 雜種三代(F3) (1)種植方式 入選單株后代分別播種于一個(gè)小區(qū)(幾十株),設(shè)對照(2)選擇策略 以質(zhì)量性狀為主,同時(shí)開始對數(shù)量性狀的選擇在優(yōu)良株系中選擇優(yōu)良單株,4 雜種四代
48、(F4) (1)種植方式 種植方式同F(xiàn)3,系譜號相近的材料相鄰種植。(2)選擇策略 在優(yōu)良株系群中選擇優(yōu)良株系,在中選的株系內(nèi)選擇優(yōu)良單株。,5 雜種F5以后各世代F5多數(shù)性狀基本穩(wěn)定,選出優(yōu)良的系統(tǒng)群,再從中選擇優(yōu)良一致的株系。升級鑒定把升級進(jìn)行性狀產(chǎn)量等比較鑒定的株系,稱為品系。F5還未穩(wěn)定者需要繼續(xù)單株選擇,,,,自交系:是從單株開始經(jīng)過多次人工自交和選擇后形成的性狀整齊一致并能穩(wěn)定遺傳的品系。,二、混合法(bu
49、lk method) (混合—單株法)育種前期混合留種,最后一次進(jìn)行單株選擇在雜種分離世代按雜交組合混合種植,只淘汰明顯的劣株。純合體頻率達(dá)到要求時(shí),進(jìn)行一次單株選擇,下一代種成株系,升級后代規(guī)模大,適用于株行距較小的自花授粉植物,特點(diǎn):可保留更多的多樣性種類,方法簡單分離的群體大、工作量大保留大量不利基因入選系統(tǒng)無法考證,混 合 法,三、單子傳代法(single seed descent method
50、, SSD)從F2代開始,每株取1粒(或者2粒)種子混合播種,不選擇直到純合度達(dá)到要求時(shí)再按株收獲,播種成株系然后進(jìn)行種系間比較,優(yōu)良株系升級鑒定優(yōu)點(diǎn):群體規(guī)模不會太大,加快育種進(jìn)程缺點(diǎn):容易丟失某些性狀,系統(tǒng)關(guān)系無法考證,單 子 傳 代 法,第六節(jié) 雜交育種的一般程序,種質(zhì)資源的調(diào)查育種目標(biāo)的制定雜交親本的選配雜交方式的確定雜交技術(shù)的應(yīng)用雜種后代的選育優(yōu)良雜種的鑒定品種試驗(yàn)和品種推廣,思考:簡述雜交親
51、本選配的一般原則.有性雜交技術(shù)包括哪些內(nèi)容?,,,,,,,,,,,,,,http://ch.sysu.edu.cn/hope/sites/inherite/resource/recource2.htm遺傳圖片網(wǎng)址,基因互作(interaction of genes):不同對等位基因間相互作用。a. 互補(bǔ)作用(complementary effect) P 白花CCpp×ccPP白花
52、60; ↓ F1 紫花CcPp ↓? &
53、#160; F2 9紫花(C_P_):7白花(3C_pp+3ccP_+1ccpp),b. 積加作用(additive effect) P 圓球形AAbb×圓球形aaBB
54、 ↓ F1 扁盤形AaBb &
55、#160; ↓? F2 9扁盤形(A_B_):6圓球形(3A_bb+3aaB_ ):1長圓形(aabb),c.重疊作用(duplicate effect)薺菜(Bursa pursa-pastoria)果形的遺傳 P 三角形T1T1T2T2× 卵形t1t1t2t2
56、; ↓ F1 三角形T1t1T2t2
57、160; ↓? F2 15三角形(9T1_T2_ +3T1_t2t2 + 3t1t1T2_) :(1卵形 t1t1t2t2 ),d. 顯性上位作用(epistat
58、ic dominance) 西葫蘆(squash)的皮色遺傳 顯性白色基因(W)對顯性黃皮基因(Y)有上位性作用。 P 白皮WWYY × wwyy 綠皮
59、 ↓ F1 WwYy白皮
60、; ↓× F2 12白皮(9W_Y_+3W_yy):3黃皮(wwY_):1綠皮(wwyy) 當(dāng)W存在時(shí),Y的作用被遮蓋,當(dāng)W不存在時(shí),Y則表現(xiàn)黃色,當(dāng)為雙隱性時(shí),則為綠色。,花粉萌發(fā)的群體效應(yīng),,,*花粉管的定向生長機(jī)理,鈣離子起信號作用:花柱組織存在鈣濃度梯度向電性
61、花粉管向子房生長過程中,經(jīng)柱頭細(xì)胞間隙進(jìn)入花柱的引導(dǎo)組織,與它的胞外基質(zhì)ECM緊密接觸(ECM含特異糖蛋白,有刺激花粉生長和引導(dǎo)花粉管向子房生長功能)煙草花柱中含雌蕊類伸展蛋白PELP,是一組羥基脯氨酸富集的糖蛋白,可刺激花粉管生長和吸引花粉廣定向伸長。,,七、受精前后雄蕊的代謝變化 花粉與雌蕊相互作用八、外界條件對授粉受精的影響 空癟粒的形成,,九、克服不親和性的可能途徑 遺傳上:種內(nèi)、種間自
62、交不親和 生理上:利用年齡、高溫、激素、電助、嫁接、離體培養(yǎng)等, 蒙導(dǎo)花粉十、單性結(jié)實(shí) *天然單性結(jié)實(shí) *刺激性單性結(jié)實(shí) *敗育性單性結(jié)實(shí),,,,,(一)營養(yǎng)因素:C / N比、礦質(zhì)元素(二)氣象條件:溫度、光、水(三)內(nèi)源激素(四)生理?xiàng)l件,四、花器官形成所需要的條件,,,五、花性別分化,(一)植物性別表現(xiàn)特點(diǎn):(二)雌雄個(gè)體的代謝差異(三)性別表現(xiàn)與外界條件
63、外源激素(TIBA、MH、CCC),光周期,水肥,傷害等,,花粉粒的構(gòu)造和成分花粉壽命和貯藏柱頭的生理學(xué)特性外界條件對授粉的影響花粉與柱頭的相互識別 花粉外壁蛋白(糖蛋白)----柱頭乳突細(xì)胞表面蛋白質(zhì)薄膜,第三節(jié) 授粉、受精生理,,,六、花粉管的萌發(fā)與花粉管的伸長 *成功授粉依賴于柱頭表面與花粉的粘附能力和水合能力 *花粉管生長方式 *生長營養(yǎng)物質(zhì)來源:“群體效應(yīng)”,,,,,花粉管頂端擴(kuò)展生長,胼胝體塞限制細(xì)胞質(zhì)于管
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