杂种优势原理新解
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作物育种学总论第九章杂种优势利用杂种优势,又称为杂种优越性或杂种增强效应,是指杂种的性状相对于亲本物种,具有更好的表现。
杂种优势利用在作物育种学中占据着重要的地位,因为它可以帮助农民和育种人员获得更高的产量、抗病性和适应性。
杂种优势的原因有三个主要因素:一是优势亲本杂种势的组合效应,即杂种比亲本杂种的性状更好;二是同质和异质因子的非互补组合效应,即杂种比亲本杂种具有更多的不同基因组合;三是杂交带来的配合效应,即杂种比亲本杂种具有更高的适应性。
杂种优势在作物育种中有许多具体的应用。
首先,杂种优势可以提高产量。
杂种的产量通常比亲本杂种的产量高出10%至30%。
这是因为杂种具有表现型超越亲本杂种的表型优势,包括生长速度、水分利用效率、光合作用等。
同时,杂种还可以提高光能利用效率,在光合作用的过程中,能够更有效地转化为可食用部分的生物量。
其次,杂种优势可以提高抗病性。
由于杂交会带来不同基因的组合,病原菌往往难以适应这种多样的基因组合。
因此,杂种耐病性较好,更具抗病能力。
这在抗病性较差的亲本杂种中尤其明显。
例如,抗病性差的亲本杂种经过杂交后,杂种可能会获得更好的抗病性。
杂种还可以提高适应性。
由于杂交带来的多样性,杂种对环境的适应能力更强。
在不同的生态条件下,杂种通常比亲本杂种更能适应。
这使得杂种在全球不同地区的广泛种植成为可能,有助于提高作物的生产稳定性。
杂种优势利用的方法包括单交和复交。
单交是指两个同属不同种或亚种的杂交,而复交是指两个或更多同属不同种或亚种杂交,然后再与一个亲本杂种进行杂交。
通过单交和复交的方式,可以进一步提高杂种的优势。
总之,杂种优势利用在作物育种学中具有非常重要的意义,尤其在提高产量、抗病性和适应性方面。
通过利用杂种优势,可以获得更好的作物品种,满足人们的需求,并且提高农业生产的效率和稳定性。
因此,杂种优势利用是作物育种学中一个非常有前景的研究方向。
生物育种工作中的杂种优势我们学习遗传定律时在讲育种工作的应用时,常常遇到这样的例子:现有小麦高秆抗病、矮秆易染病的两纯合品种,需要获得优良品种,请设计快速育种的方案。
我们在处理此问题时,首先要进行杂交,将两优良性状组合到一起,最后获得纯合子。
但是实际生产中往往用的是杂交的杂种种植,在生物人教版选修全一册也有明示。
下面就为什么用杂种优势及其相关内容予以阐述。
杂种优势是指杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象,这是生物学普遍存在的现象。
产生杂种优势的性状多是数量性状,某个性状的杂种优势的大小,可以用F1的平均值超过双亲平均值的百分比来衡量。
从实际观点看,如果F1只是优于双亲的平均值,则没有多少利用价值,只有子一代的平均值优于双亲中的高值亲本的平均值,利用价值才大。
杂种优势一般具有下列特点:(1)表现出较强的代谢功能和生活力。
一般不表现在个别性状上,而是许多性状的综合表现,例如体型增大、器官发达、产量增加,或者抗逆性、生殖力和生存率提高等,往往在几个方面同时表现出来;(2)其大小取决于双亲之间遗传的差异和性状的互补程度。
在一定范围,双亲亲缘关系较远,生态和生理特性方面的差异较大,双亲间性状的优缺点能够彼此互补的,一般杂种优势较显著。
其大小还与双亲各自基因型的纯合度有关。
在有性繁殖生物杂种优势的利用中,一般只利用子一代,而子二代由于基因的分离和重组会衰退。
为什么生物具有杂种优势呢?现在普遍接受的有两大假说,即“显性假说”“超显性假说”。
“显性假说”是由于双亲显性基因全部聚集在杂种中而产生的,同时非等位基因之间往往还存在互补作用。
当然,纯合的优势更强则更好,这与我们做的遗传问题其实并不矛盾,主要是因为很多显性基因和隐性基因是连锁的,杂交后代要分离出完全的显性基因纯合体几乎是不可能的。
“超显性假说”认为,杂种优势来源于等位基因的异质结合,其结合能够引起基因之间的互作。
这种假说还认为产生杂种优势所涉及的等位基因之间没有明显的显隐性关系,在杂合体中它们分别以不同的方式影响代谢,两者结合起来往往优于纯合体,某些质量性状也具有杂种优势,例如某些植物花的颜色,粉红色×白色,F1表现为红色;淡红色×蓝色,F1表现为紫色,它们的F2都分离为1:2:1的比例,说明它们的花色是由一对不完全显性基因的控制,杂合体形成色素的能力比任何一个亲本强,这也是对“超显性假说”的有力支持。
杂交育种的遗传原理总结杂交育种是一种通过组合不同亲本的基因,以期产生具有优良性状的后代的种植育种方法。
其基本原理是利用不同亲本的遗传差异,实现基因组合,以获得优良的遗传性状。
以下是关于杂交育种的遗传原理的详细总结:1. 杂交增强效应:杂交能够产生优势,使得后代表现出比亲本更为优良的性状。
这是由于不同亲本在遗传上的差异,而这些差异的累积才能在后代中产生杂种优势。
2. 需要纯合亲本:杂交育种需要有两个纯合亲本,即两个亲本在其所有基因位点都具有相同的等位基因。
纯合亲本的选择是十分重要的,选择的亲本应该具有不同的优良性状,并且亲本之间的遗传差异要足够大。
3. 混合优势(heterosis):由于不同亲本在遗传上的差异,杂交后的后代往往比其亲本表现出更大的优势。
这种优势是因为杂合子基因的组合不仅继承了田间亲本的优良性状,还可能形成新的组合,从而表现出更好的性状。
4. 杂交折合效应(heterozygote disadvantage):尽管杂交育种能够充分利用不同亲本的优良性状,但也存在一些亲本的杂合子表现出低于纯合子的性状,这被称为杂交折合效应。
这种效应主要是由于不同亲本之间在某些基因位点上的互补效应受到抑制。
5. 杂合子基因的优势效应:杂合子基因的组合具有优势效应,这种优势效应可以通过覆盖效应、互补效应和协同作用来实现。
覆盖效应是指杂合子基因组合中起作用的一个或多个基因可以在表现上代替其他基因,实现基因位点的互补效应。
互补效应是指杂合子基因组合中不同基因的功能互补,从而表现出更优秀的性状。
协同作用是指多个基因共同作用,从而达到更好的效果。
6. 遗传多样性的增加:杂交育种能够增加群体内的遗传多样性,这是由于不同亲本之间的遗传差异,在杂交后代中的重组产生了更多的遗传变异。
这种遗传多样性的增加有利于种群的适应性和进化。
7. 稳定杂种优势:杂交育种通常表现出短期的杂种优势,然而对于长期稳定性的优势来说,需要选择出具有合适遗传背景的优良杂种。
谈谈“杂种优势”在辣椒上的应用现状、原
理、技术、前景。
杂种优势是指杂交后代比单亲纯种后代更优越的性状表现,这种优势主要是由两个不同的亲代所提供的遗传信息相互作用产生的。
在辣椒应用中,杂种优势主要表现在两个方面:
1.产量优势:杂交后代在生长发育过程中往往会表现出更高的产量和更好的产量稳定性。
在辣椒栽培中,不同品种的杂交可以使得辣椒的产量倍增,为农民带来更多的经济收益。
2.抗病优势:辣椒在生长过程中,常被一些病毒和虫害所侵扰,造成大量死亡和减产。
杂交后代具有更强的抗病能力,可以大大减轻病虫害的威胁。
杂种优势的原理主要是基于遗传学的观点,在杂交过程中,两个品种所提供的遗传信息可以相互融合产生新的基因组合,增强了offspring的优势。
同时基因的组合也减少了缺陷基因的出现,提高了遗传的稳定性。
为了实现在辣椒中的杂种优势,需要采用一系列的技术手段进行操作。
对于辣椒的品种选择,需要通过对种子遗传数据进行分析,找出遗传离群值并进行筛选。
对于不同品种的交配,需要通过人工授粉或自然授粉的方式进行。
在交配后需要对offspring进行鉴定、筛选和培育,以满足市场和消费者需要。
未来,在农业科技不断发展的背景下,杂种优势在辣椒品种的培育和开发中的应用将逐渐得到加强,不仅可以用于提高产量和抗病能力,同时还能打造更多的品种来满足人们的口味需求,促进辣椒产业的可持续发展。
杂种优势解释
嘿,你知道杂种优势吗?这可真是个超级有趣的东西呢!就好比把两种不同但都很优秀的狗狗品种杂交,生出来的小狗可能就集合了双方的优点,变得更加厉害。
咱就说在农业上,把两种不同的作物品种进行杂交,那长出来的庄稼可能就会产量更高、品质更好。
这不是很神奇吗?你想想看,本来普通的品种,通过杂交一下子就变得超级厉害了。
再比如说人吧,如果一个很聪明的人和一个很有创造力的人结合,那他们的孩子会不会既有聪明的头脑又有超强的创造力呢?这难道不像是一种神奇的魔法吗?
杂种优势在动物养殖中也很常见呀!养牛的人会让不同品种的牛杂交,这样生出来的小牛可能更强壮、更能产奶。
这不就像是给牛来了一场超级进化嘛!
而且哦,杂种优势可不是随随便便就能有的。
这需要精心的挑选和配对,就像给人找对象一样,得找个合适的才行呢!要是随便杂交,可能不但没有优势,还会出现一些问题呢。
在大自然中,其实也有很多杂种优势的例子呢。
一些植物通过自然杂交,产生了新的品种,适应了不同的环境。
这就好像它们自己找到了变得更好的方法。
你说,杂种优势是不是超级神奇?它就像是打开了一个神秘的盒子,让我们看到了无限的可能。
我觉得杂种优势真的是大自然的一个奇妙
馈赠,让我们能够创造出更多更好的东西,不管是农作物、动物还是
其他的。
它让我们的世界变得更加丰富多彩,不是吗?。
杂种优势群的名词解释杂种优势群(Hybrid vigor)是指杂交后代相比于其父本品系或亲本品系表现出的更好的生长、适应性和生育能力等现象。
它是由于不同基因互补作用的结果,使得杂交后代具有更大的生物活力和适应环境的能力。
杂种优势群在生物学、农学和人类学等领域中具有广泛的研究和应用价值。
一、杂种优势群的基本原理杂种优势群的形成基于两个基本原理:显性增强和杂交恢复。
显性增强指的是杂交后代相比于其亲本的显性性状更加突出,例如更高的生长速度、更大的体型等。
这是由于不同基因座上的显性基因间的相互作用产生了增强效应。
杂交恢复是指由于亲本之间的遗传差异而导致的杂交后代生长性状的恢复,这种恢复主要是由于杂交降低了亲本之间的遗传相似度,从而增加了不同基因座之间的相互作用,优化了基因组的组合。
二、杂种优势群的应用领域1. 农业领域在农业生产中,杂种优势群被广泛应用于杂交育种中。
例如,在玉米、水稻、小麦等作物的杂交育种中,通过选取优质品系进行杂交,可以提高产量、抗病性和适应性等性状。
这种杂交育种的方法也被应用于蔬菜、果树和花卉等植物的育种中。
2. 动物养殖领域杂种优势群在动物养殖领域也有重要的应用价值。
例如,在肉鸡、肉牛和猪等畜禽养殖中,通过不同品种之间的杂交,可以提高生长速度、肉质品质和抗病能力等。
此外,杂交优势还可以延长动物的生产寿命和增加繁殖能力。
这种杂交优势的应用也被用于犬、猫等宠物品种的育种。
3. 生态学研究生态学研究中,杂种优势群对生物多样性和物种适应性的影响也备受关注。
杂种优势群的形成可以增加物种的遗传多样性,提高物种对环境变化的适应能力。
这对于保护和恢复生态系统的稳定性具有重要意义,特别是在面临环境压力和气候变化等挑战的情况下。
三、杂种优势群可能存在的问题虽然杂种优势群在多个领域都有应用价值,但也存在一些潜在的问题。
首先,如果杂交后代的表现差异很大,可能会影响育种的稳定性和可预测性。
其次,杂交后代可能会丧失一些适应特定环境的优良性状,从而导致对环境的适应性下降。
杂种优势原理新解唐建淮1,简峰2(1.广西农业科学院水稻研究所,广西南宁530007;2.广西农业职业技术学院,广西南宁530007)摘要 给出了杂种优势原理的界定,指出/非婚配0杂种优势原理在生物界的体现,阐述了该原理对杂种优势利用的指导意义。
关键词 杂种优势;质源;主体性;作用单位;染色体婚配中图分类号 S 334.5 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)28-12085-01作者简介 唐建淮(1965-),男,广西全州人,助理研究员,从事水稻高产育种研究。
收稿日期 2008-07-14科学信念是科学家在进行科学研究时,对自己的研究对象(自然界)和研究结果(理论体系)所具有的自以为可以确信的看法[1]。
尽管科学信念一开始并未得到实践的检验,但是科学研究中的一个重要因素,科学信念影响着科学家的研究方向和所要达到的目标。
20世纪的大科学家爱因斯坦的科学信念:客观世界或自然规律具有客观性、可知性、和谐性、简单性和因果性。
而人类对杂种优势原理解释的几个假说在以上几个方面特别是在简单性上不足。
爱因斯坦还提出了一个原则性命题:逻辑上简单的东西,不一定是物理上真实的东西。
但物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西,即它在基础上具有统一性。
基于此,笔者对作物杂种优势的原理提出新的解释,旨在为更好地理解和利用作物杂种优势提供借鉴。
1 杂种优势原理的界定基于对爱因斯坦科学信念特别是可知性和简单性方面的理解和认同,笔者认为,杂种优势原理应该是简单的、明确的,也是完全可知的,当今各种假说没有从本质上、大方向上给出解答,回答的仅仅是本质、过程后面的细节推测。
在此,用一个比喻来形容杂种优势原理:杂种F 1代和非F 1代比较,差别在于前者有2个/作用单位0,/作用单位0指的是亲本方各自具备的用来构建新生命的一整套遗传物质。
后者只有一个/作用单位0。
F 1代生物体在生长过程中,2个/作用单位0(父母本双方各1个)同时进行各自的生理、生化活动来维持、运作该生物体,其结果自然比单个/作用单位0的能量更大些,因为是双方的累加效应,这样产生的优势就是杂种优势。
因此,F 1代相对非F 1代的生物体肯定有很大的优势,具体到生物上可以这样来理解:一般情况下,绝大多数生物体中的核物质(即染色体条数)数量组以偶倍数形式存在,即数量成双。
凡来自同一质源的配子、卵子结合形成的F 1代或不同质源个体间杂交后产生的高世代个体中的父母本遗传物质不存在各自的独立性,往往由一方或者两者协调来进行生理生化活动以支持生物体的生命体现。
如果两者趋于同一性时即为纯合生物体。
对这种由父、母本双方中一方或两方协调进行生命活动的遗传物质作用方式列为/1@10式,本义是指新生命体中承担生命建设的遗传物质只有一个/作用单位0,/1@10表示的是双方相互作用,但表达方式只能是一个/作用单位0,而来自不同质源的遗传物质处于同一质源中时,又是另外一种现象。
来自不同质源的遗传物质如果给它们创造了相互接触的机会,其相互间处于何种状态尚待研究。
据目前所知,大致有2种状况,一是受体方如卵细胞完全不接受供体方,等于杂交不成功;二是受体方接受外源供体的,但还不能说杂交成功,这又分为2种情形,一种情形是F 1代能形成F 1代种子或胚,另一种是两者的遗传物质无法共存的,即不能形成F 1代种子。
供体、受体方的遗传物质能共存并能形成F 1代种子或胚的,F 1代个体在发育、成长时,来自双亲的遗传物质(来自不同质源)在营养生长过程中基本保持自己的主体性,独立运作自己的生理、生化活动来共同构建新生物体。
其结果是双方的累加而产生的超越亲本的生物和生殖产量,这超越的部分就是杂种优势。
同时,笔者认为,/1+10的累加过程还涉及生物内在因子(如生物遗传、生理、生化)和外界因子(营养元素、水分、温度等)的共同影响,其累加结果不一定是双方亲本独立表现的简单相加(/1+10=2),而是/1+10>1的某个值,或是1.2、1.5、1.8等,能否大过/20尚待验证。
由此可以推断,杂种优势只能存在于同一系统之中,需要得到双方认同才可能发生作用,才可能产生杂种优势。
同时,笔者从中也得出这样一个结论:只有在F 1代才能产生/1+10的遗传物质作用累加,或者说F 1代才能具有2个/作用单位0,非F 1代或稳定亲本自繁都不具备这样的条件,无法产生杂种优势的效应。
因此,笔者将用遗传物质/婚配0和/非婚配0的概念来诠释F 1代生物体产生优势的原因,F 1代生物体的细胞中自双亲的遗传物质同处于一质源中来组建新的生物体,双方在没有发生配对、联会等相互作用、磨合的时间内(把双方染色体联会和交换等互作过程称为染色体婚配)均保持自己的主体独立性,新生物体的营养生长过程中,双方的遗传物质各自独立进行生理、生化活动,共同支撑生物体的生命表现。
这一过程称为染色体非婚配时期,该时期只存在于F 1代,其遗传物质的活动方式列为/1+10式。
而F 1代在生殖生长时,双方遗传物质发生配对、联会、减数分裂的活动,称为染色体婚配。
凡是相同质源的个体内(自花授粉)以及个体之间产生种子就属于染色体婚配后个体,不存在杂种优势,其遗传物质作用方式列为/1@10式。
对杂种优势强弱可以这样解释:如果受体方(质源环境)能给予供体方(父本生命)完全、充分的支持和配合,则F 1代杂种优势就比较强;反之,F 1代杂种优势则比较弱。
而且杂种F 1代中的遗传物质作用方式表现为/1+10式还是/1@10式取决于父母本遗传物质的同源性,异源面越大,杂种优势加性效应越强;同源面越大,杂种优势加性效应则越弱。
(下转第12089页)安徽农业科学,J ou rn al of An hui Agri.Sci.2008,36(28):12085,12089 责任编辑 张杨林 责任校对 马君叶天保持1次畅通的排便,可以延缓衰老、养颜、预防多种疾病。
膳食纤维防治便秘最直接的好处是预防结肠癌。
它可以将肠腔中毒素稀释,缩短它们在体内滞留的时间,减少肠癌发生几率,在食物纤维摄入量很少的苏格兰,平均每10万人中有53人死于大肠癌,而在食物纤维摄入较多的乌干达,这一数字仅为4人。
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血清、肠清是健康的重要保证。
水溶性膳食纤维在肠道内呈溶液状态,有较好的持水力,且易被肠道细菌酵解,产生丁酸、丙酸、乙酸等短链脂肪酸(SCFA),这些短链脂肪酸能降低肠道内环境的p H值,刺激肠黏膜;水溶性膳食纤维被肠道菌群发酵后产生的终产物二氧化碳、氢气、甲烷等气体,亦能刺激肠黏膜,促进肠蠕动,从而加快粪便的排出速度[17]。
水不溶性膳食纤维具有较强的吸水力和溶涨性,且不易被消化道的酶消化或肠道内微生物酵解,可以形成较多的固体食物残渣,增加粪便的重量和体积,使粪便柔软,易于排出。
粪便重量和体积的增大能机械性地刺激肠壁引起便意,使肠道蠕动加快,从而缩短食物残渣在肠内的通过时间,防止便秘的发生[18]。
参考文献[1]佚名.膳食纤维研究的历史和意义(下)[N].中国食品报,2003-12-04(A4).[2]佚名.膳食纤维的定义及主要成分[EB/OL].(2003-09-25)[2008-06-30].ht tp://www.di etary-fib er.ne t.[3]马汉武.中国膳食营养指南[M].北京:人民交通出版社,1991:83.[4]赵建民.烹饪营养学[M].北京:中国财政经济出版社,2001:133.[5]周坚,肖安红.功能性膳食纤维食品[M].北京:化学工业出版社,2005:7-10.[6]张爱霞,陆淳,马明.膳食纤维与人体健康[J].中国食物与营养,2005(3):53-54.[7]A OE S.Dif fe ren t d ietary fib res h ave sign ifican tly d ifferen t effect on cance r[J].Nu tr Cancer,1993,20:41-45.[8]RED DY B S.Ca rcin ogen osis effect on can cer[J].Nu tr Cancer,1997,18:1371-1375.[9]欧土益,高孔荣,黄惠华.麦麸膳食纤维清除NO2-的研究[J].食品科学,1997,18(3):5-8.[10]欧土益,高孔荣,李炎.麦麸膳食纤维对有机磷农药的吸附作用[J].湖南农业大学学报,1998,24(4):317-326.[11]T AR ISA V A T,MAG AD IA M.D ifferen t effec t on can cer of d ietary fib ers[J].JNa tl Cance r Lns t,1974,53:1093-1099.[12]LO O J V.Effect on can cer of solu ble D F[J].Br J Nu tr,1999,79:1233-1238.[13]JA COBS L R,FIBERS D.Di ffere nt e ffect on colon ic can cer[J].Can ce r Res,1986,46:1727-1730.[14]陆克峰,杨海军.膳食纤维在功能性食品中的应用及其发展前景[J].中国食物与营养,2004(5):24-26.[15]郑建仙.功能性膳食纤维[M].北京:化学工业出版社,2005.[16]RICCAR DI G.Die tary fibe r i n treat me nt of di abetes:Myth or reai ty[J].Di ges-ti ve and Li ver Dis ease,2002,34(2):140-144.[17]GR IFFENBER G L.Th e effec t of d ietary fib er on b owel fu ncti on fol lowin g rad-ical h ysterectomy:A rand omiz ed tri al[J].G ynecol ogic On cology,1997,66:417-424.[18]董文彦.三种膳食纤维降血脂、通便与减肥作用的比较研究[J].中国粮油学报,2000,15(2):40-44.(上接第12085页)2/非婚配0杂种优势原理在生物界的体现(1)无论是植物界还是动物界,F1代的发育个体都存在父、母本双亲的遗传信息,人类也不例外,这充分说明F1代细胞中双亲的遗传物质在同时发挥并发生着运行作用,显性或隐性、超显性的说法只是对双亲遗传质发生作用大小或能直觉感受与否的一种主观表达而已,或者说,它们只是对运作后的结果一定程度的表达而不是对工作原理、工作过程的解释。