主要作物远缘杂交概况

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1、植物遗传 资源科学?,? ?一?主要作物远缘杂交概况郑殿升盛锦山?中国农业科学院作物品种资源研究所,北京? ?摘 要本文 综述了水稻、小麦、玉米、棉花、大豆等作物的远缘 杂交 的概况。这五种 作物远缘 杂交中,利用的野生近缘 植物有水稻的尼瓦拉野生稻、普通 野生稻 和药用野生稻,小麦的黑麦、僵 麦草、冰草、山羊草、簇毛麦、赖草、鹅观草、新 麦草、旱麦草,玉米的类玉米和摩擦禾,棉花的墨西哥野生棉、异常棉、瑟伯氏棉、李奇蒙德氏棉、司笃克氏棉和比克氏棉,大豆的野生 大豆 和半野生大豆。通过 远缘 杂交获得了新物种 如小僵麦、亚比棉等,还获得了大批异附加系、异代换系、易位系等种质材料,以及生产上推?

2、?的优 良品种。关键词作物?远 缘 杂交?野生近缘 植物在作物育种和种 质资源创新 中,远缘 杂交越 来越受到重视。作物育种和种 质资源专家采用远 缘杂 交方法,合成双二倍体或异附加 系、异代换系、易位系等,从而培育出新物种或新 品种?系?和新 种质资源材 料。专家们从 事远缘杂交,主要目的是利 用作物野生种和野生近缘植物资源 的抗病虫性、抗逆 性和高品质特 性,将这些 对作物有益 的基因转人作物品种,从 而获得抗 性强或优质 的丰产品种?或者形 成新 的作物。本文对五大作物即稻、小麦、玉米、棉花和大豆 的远缘杂交情况加以概述,从而集中展 现五大作物远缘杂 交所 取得的研究进 展,这 对从事作

3、物远 缘杂交 的科技工作者会有 裨益。?稻在 稻 的 远缘杂 交 中,主要利用的 是尼瓦拉野生 稻? ? ? ? ? ?、普 通野生稻? ?方?。?和药用野生稻?。关八?。?尼瓦拉野生稻国际水稻研究所发现产 自印度北 方邦的一份尼瓦拉野生 稻材料 中有?株抗水 稻草 丛短缩病?草状矮丛病?,并将抗草丛短缩病的基因命名为?。用尼瓦 拉野生稻 与栽培 稻品种? ?杂交,并 经?次回交,获得了与? ? ?外貌同样的抗病品系? ?。他们进 而用? !? ?做亲本,选育出世 界著名 品种? ?川。?普通野 生稻丁颖 于? ?年发 现广州市郊犀 牛尾 的普通野生 稻,并利用它与栽培釉稻品种 自然杂 交,育

4、成 晚季 中熟稻 品种 中山?号。中山?号 在广 东、广西 推广后,先后产 生了许 多 变异类型,经过 系统选育和杂 交育种,进 而育成一 批优 良品种,如 中山占、中山红、中山白、包选?号、包胎 矮等。中山?号及其衍生 品种在广东、广西 的种 植历 史达半个 多世纪,这在 中国水稻育种 史 上是 十分重 要 的一页? ? 。? ?世 纪 ? ? ?年代广东省科学 家利用普通 野生 稻 与栽 培稻杂 交,获得一批新 种 质做资源,用这些新种质亲本 进而育成了一 系列高产、优常汝镇、吴景锋、李炳林、刘国强提供了部分资料,一并致谢。收稿日期? ?一?一?植物遗传资源科学?卷质新品种?系?,如粤野

5、占系 列、桂野 占系列、野清 占、野澳丝苗等,在全 国 推广达? ?万? ? 。中国科学家于? ? !年 在海南 岛发现一株 雄性 不育的普通野生 稻,并命名为 野败。湖南、江西、广西等省区利用野 败获得了栽培 稻雄性不育系和保持系,并 找到了恢复系,从而实现了杂交水稻 的三系 配套,成 功地配制了南优、汕优、威优 系统 的杂交 稻,取 得了巨大 的经济效益?,?。?药用野生稻中 国水稻研究所 用栽 培 稻早 釉 中? ?一? ?为母本,与广 西 药用野生 稻 杂交,经组 织培养选育出新品种鉴?。鉴?的突出优点是抗褐飞虱 和高产,它的抗 褐飞 虱基因来 自药用野生 稻。广西农科院将药用野生稻

6、的?导人栽培稻 品种中铁?,培育出桂? ?号等新品系,表现出较大的增产潜力? ? 。?小麦小麦远缘杂交中不仅利用 了小麦属内的种间杂交,而且利用了小麦族内的近缘属植物。这 里 概述的是小麦与其近缘属植物 的杂 交,利 用 的近缘属植物 有 黑麦属? ? ?。?、堰麦草 属?夕? ?、冰 草属? ?夕? ? ? ?、山羊 草属?八?、?、簇毛麦属?、赖草属?、鹅观 草 属?尺? ? ? ?,?、新 麦 草属? ? ? ?、旱麦草 属? ? ? ?等。?黑麦 属用二倍体、四倍体和六倍体小 麦,分别与二倍体黑麦? ? ?。? ? ?杂 交,相应合成四倍体、六倍体和八倍体小黑麦。以普通小麦与黑麦杂交首

7、先获得八倍体小 黑 麦的专家是德国 的伦波? ? ?,? ?。在 生产上推广 的八倍 体小 黑 麦 品种 有前 苏联的?从?、?几? ?、?且?等,保加 利亚 的?几?、?几?一?等,中国的小黑麦?号、?号、?号和劲松?号、黔中?号等?六倍体小黑 麦 品种有 国 际玉米 小麦改 良中心的小猎犬? ? ?、德利拉? ?,加拿大 的罗斯 纳? ?,澳大利亚 的古龙? ?等?四倍体 小黑 麦虽已合成,但在生产上未能利用困。小麦与黑麦杂交除合成小 黑麦外,还产生大批 的 异附加系、异代换系和易位系,其中最著名的是德国的异代换系牛朱 特? ? ? ? ?,由牛朱特? ?与小 麦品种无芒?号杂交,其杂交后

8、代又与无芒?号杂交,进而获得易位系? ?小麦品 种高加索?长?、阿芙乐 尔?、山前麦?八二? ,?、劳 夫林? ?等。这 些品种不仅在 国际上 大面积推广,而且也是 小麦育种 的骨干亲本,在 国际小麦生产和育种 中做出突 出贡献,。?僵麦草 属堰麦草属 植物 与小麦杂交成 功 的主要 是 长穗 堰麦草? ?。? ? ?、中间堰麦草? ? ? ?等。在 ? ?世纪? ?年代前苏联 的齐津?阶坦。?首先用小麦与堰麦 草杂交创 造一个新 物种小 堰麦?在中国又称 小 鹅麦?,它是 部分双 二倍体?执一? ? ?,分为两个亚种?多 年生小麦亚种和精饲料小麦亚种?一年生?。多年 生小 麦品种?系?、?、

9、? ? 、? ?、? ?。等,它们的生育年限为?一?年,异 花 授粉,根 系 发 达 抗倒伏,抗 真 菌病害,抗寒,子粒玻璃质,蛋 白质含量? ?左右,千粒重 ? ?一? ?。精饲料小麦品种?系?,、?。、?、?。和3n10 8、 3n1343等,它们为冬性,再生能力强,一年可收割23次,抗寒、抗 病、抗 倒伏。齐津用 多 年 生 小麦又与 多 年生 黑 麦杂 交,选育成 三属植物双 二倍体,它 的2 n一10 x一70 17。与此同时,还用小麦品种留切 申 3 29与中间堰麦草杂交,育成小麦品种小 堰 杂种 5 59(n n F559 )等;用 小黑麦杂种46 /131(nP以6 /131

10、)与中 间堰麦 草杂交,育成了小 堰 杂 种18 6期常汝镇等:主要作物远缘杂交概况(n nF186 )等。中国的李振声用 小麦 与长穗 堰麦草杂交,育成八倍体小堰麦 如小堰7 84、小堰 68、小 堰7430、小 堰7631、小 堰694等,以及 异附加系小堰759、小 堰7231;同时育成 一 批生产上推广 的小麦 品种如小堰4号、小堰5号、小堰6号等。孙善澄用小麦与中间堰麦草杂交,先后育成八倍体小堰麦中1、中:、中:、中4、中5,并且 选育出小麦推广 品种 龙麦 系列、新曙光系列等。2.3山羊草山羊 草 属有2 0多个种,它们都能与小麦杂交。日本利用野 生一粒 小麦、栽培一粒小 麦、提莫

11、 菲维 小麦、波斯 小麦、圆锥小 麦、硬 粒小麦、普通 小麦 等,与 拟斯卑尔 脱山羊草(AegiloPssPeltoides)、双 角山羊 草(Ae.bicornis)、沙融山羊草(Ae.sharonensis)、小伞山羊草(Ae.um bellulata)、单芒 山羊草(Ae.u,iaristata)、卵穗山羊草(Ae, ovata)、粗山羊草(Ae.t au s c hi l)等杂 交,合成4 0多个 双二倍体 (J、山麦) s。法 国 的Do sb a利 用偏凸 山羊 草(A e .。胭t ric o s a)与 波 斯小 麦 杂交,美 国的西 尔斯(E.R.Sears)用野生二 粒小

12、 麦 与小伞山羊草 杂交,均获得了双 二倍体。中国的董玉垛利用 波斯小 麦、硬粒小 麦、提莫菲 维小 麦、普通 小麦 与粗山羊草、尾 状山羊 草(Ae.a udata)、小伞山羊 草、顶芒山羊 草(Aosa)、钩 刺山羊草(A。.triu noiaz is)、卵穗山羊草、肥山羊草等(Ae.crassa)杂 交,获 得了22个 双二倍体,它们的编 号为A ml至A m2 2阔。与此同时,各国还育成大批 的异附加系、异代换系和易位系,其中最著名 的是法国的VPM系统,它们的抗眼斑病基 因是来 自偏 凸山羊草。2.4簇毛麦簇毛麦与四倍体小麦杂交比较容易。西 尔斯和亥德(B.B.Hyde )以野 生二

13、粒小麦 与簇毛麦杂 交获得双二倍体小簇麦。中国的西北植 物所用普通 小麦 与簇毛麦杂交,育成了八倍体小簇麦。刘大 钧、陈孝分别用硬 粒小麦与簇毛麦杂交,均 获得六倍体小簇麦,其中多个已通 过 审定;同 时获 得许多 异 附加 系和异代换 系(6D/6V、6VS/ 6AL),后者对 白粉病免疫8。2.5赖草齐津、美 国的杜威(D.R.Dewc y)等分别通过 小麦 与赖 草杂交,育成一 批双二倍体小赖麦和异代换 系川。中国的董玉深、陈佩度、马缘生等分别以普通小 麦 与多枝赖 草(L .m。ztic。uz i、)、大赖 草(五.:ace、osu :)、羊草(L.。 h inen sis)杂交,获

14、得了异附加 系和异代换 系。2.6新麦草、冰草、旱麦草、鹅观草中国的董玉深、李 立会等在国际上率先将新 麦草 属、冰草 属和旱 麦草属植 物与普通小 麦杂交成功,并获得 了稳定的杂交后代,其中有一批分别具有抗 旱、抗 黄矮病、优质等优良性状的新种质资源田。另外,翁益群等以普通 小麦与鹅观草属杂交,获 得了一 批异附加 系,其中有 的高抗赤霉病 s 1。3玉米玉米 的野 生 近缘植物有类玉米属又称类蜀 黍 属或大当草(Z ea阴e xic an a)和摩擦禾 属(Tr lP sa cum)。在 中美洲 的墨西哥 和危地 马拉,类玉米 生长在玉米田里或田边。这两种野生植 物在玉米育种中均已利用。3

15、.1类玉米类玉米在 开花 之前与玉米极为相似,不容 易把它们区别开。美国的Re e v es用回交方法将类玉米 的基 因逐渐转人玉米 自交 系12 7C;Efo rn和Ev er et t用墨西哥玉米和类玉米 的混合花粉授予适 合于纽约 州的 1 2个单交 种或 双交种,培育成 3 6个综合种川。中国的科学家在青饲玉米选育中,已导人一年生类玉米 的基 因,赖仲铭用GT3 8、GT 4 2等自交系经组配的杂交种,每公 顷产量达8175一9 915kg,比对照增产2 3.7%一 5 4.6% l 0。在 粮用玉米育种 中也 获得了农艺性状 及经济性 状优 良的自交 系和有 价值的育种 材料,吴 景锋 用栽培玉米植物遗传资源科学3卷自交系阿西1 0与类玉米 杂 交,经 1 1代自交,获得自交 系 1 01,该自交 系具有很 强 的抗 大、小斑病性能 和丰 产 的特 点。中国科学院遗传研究 所利用 多 年生类玉米与栽 培玉米 自交 系 自3 30杂交,选育出自交系 5