杂交水稻的三系法和两系法的育种方法

杂交水稻的三系法和两系法的育种方法杂交水稻是指通过人工控制杂交，获得优良的水稻杂种，以进一步提高水稻的产量和品质。

在杂交水稻育种中，常用的两种方法是三系法和两系法。

本文将介绍这两种方法的基本原理和操作步骤。

一、三系法三系法是指将杂交水稻的亲本分为三个系列，分别为A系、B系和R系。

其中，A系和B系各有一个亲本，在其基础上通过经过特殊处理的R系进行杂交。

具体的育种步骤如下：1. 选择优良的个体作为杂交水稻的亲本。

通常情况下，A系和B系的亲本分别被称为父本和母本。

这些亲本应当具有高产量、优质、抗病虫害等良好的性状。

2. 利用无性繁殖方法，大量繁殖选定的父本和母本。

3. 将A系和B系的亲本进行特殊处理，使其不育，这样它们就无法繁殖。

这个特殊处理的过程称为不育系的培养。

4. 培养产生的不育系R系，其能与父本、母本进行杂交，但由于其自身不育，只能作为杂交的辅助。

5. 在适当的时间和条件下，将父本与R系杂交，得到A系。

同样地，将母本与R系杂交，得到B系。

6. 将A系和B系进行杂交，获得的杂交后代即为杂交水稻种子。

通过三系法杂交育种，可以有效避免非杂交水稻自交而产生的问题，提高杂交水稻的产量和品质。

二、两系法两系法是指将杂交水稻的亲本分为两个系列，分别为A系和B系。

与三系法不同的是，两系法并不使用不育系R系，而是通过化学杀草剂使其中一个亲本失去繁殖能力。

具体的育种步骤如下：1. 选择高产量、优质、抗病虫害等良好性状的父本和母本作为两系法的亲本。

2. 利用无性繁殖方法大量繁殖选定的两个亲本。

3. 使用化学杀草剂处理其中一个亲本，使其失去繁殖能力。

这个处理过程称为化学不育系的培养。

4. 在适当的时间和条件下，将另一个亲本与化学不育系杂交。

5. 通过两系法杂交获得的杂交后代即为杂交水稻种子。

两系法相对于三系法来说操作上更加简单，但也容易出现自交和杂交后代纯合性不高的问题。

综上所述，杂交水稻的三系法和两系法都是有效的育种方法，它们通过人工控制杂交获得优良杂种，提高水稻的产量和品质。

三系法杂交水稻和两系法杂交水稻育种的具体过程首先，选取高产、抗病虫害等优良性状的亲本。

一般在三系法杂交水稻育种中，选取作为亲本的三个系别分别为A系、B系和Rf系。

A系是产生雄性核不育线的系别，其特点是通过细胞质雄性不育基因控制产生不育花粉，使其与普通稻属于两性花植物的特点不同。

B系是产生进一步不育F1杂种的系别，也称为不育系别。

其特点是通过核基因控制不育性状，将该不育性状转移到杂交后代中的F1代中。

Rf系是恢复系别，其特点是通过核基因恢复细胞质不育的雌雄不育杂交后代恢复成可育的杂交后代。

Rf系具有恢复不育性状的基因。

然后，利用杂交技术将A系和B系进行杂交，产生A/BF1代。

由于A系和B系具有不育性状，A/BF1代也是不育的。

接下来，将不育的A/BF1代与Rf系进行再次杂交，产生A/B/RfF2代。

在A/B/RfF2代中，具有Rf系恢复基因的个体为可育的，不具备恢复基因的个体仍然为不育的。

在A/B/RfF2代中，选取具有良好性状的个体进行自交，获得A/B/RfF3代。

F3代植株中有很少的不育个体，并且具有A系和B系的杂种优势。

然后，从A/B/RfF3代中，根据自家配合法原则，选择杂交亲本的组合，进行优选与鉴定，选择出优异的稳定性状的天然不育株系，形成不育系。

最后，将通过该育成不育系的种子与商业品种或优良自交系杂交，得到新的杂交优良组合。

而两系法杂交水稻育种的具体过程如下：首先，选取两个不育系别（父本），一个高育性系别（母本）。

然后，进行杂交，把不育系别（父本）和高育性系别（母本）进行人工授粉，形成杂交后代。

接下来，种植杂交后代，进行选择和筛选，根据产量、品质等性状选择优异个体作为丰产型。

然后，连续自交选择，对筛选出的优异个体进行连续自交数代，以稳定其性状。

最后，通过连续自交选择得到的稳定性状的自交系，与商业品种或优良自交系进行杂交，得到新的杂交优良组合。

总结起来，三系法杂交水稻和两系法杂交水稻育种的具体过程均遵循着杂交、选择、连续自交选择以及杂交得到新的组合等基本流程，在育种过程中不断选拔和筛选具有优良性状的个体，并进行稳定和改良，最终获得优良的杂交品种。

1. 三系杂交稻确定了有生产潜力的杂交组配后，利用传统的三系法生产杂交稻，需要持有三种材料，即不育系，保持系和恢复系。

三系法生产杂交稻示意图对于细胞质基因突变造成的胞质型雄性不育，不育系自身不能自交结实（花粉败育），因此不能传代，只有与保持系杂交（保持系有正常花粉），才能结出种子。

正因为不育系的不育特性是细胞质基因突变造成的，花粉基本不携带细胞质基因，细胞质基因常通过母本的胚珠传递给后代，所以即使保持系提供了正常花粉，胞质型不育系母本上结出的种子仍然是不育系。

保持系与不育系生出的仍然是不育系，这样的种子农民种了去长出的水稻仍然不育，是收不到粮食的。

只有恢复系与不育系杂交生出来的种子才是可育的，可以作为商品种子出售。

不育特性随母系遗传，保持系虽然自己有花粉是正常可育的，但是不含有育性恢复基因，不能恢复母系遗传下来的不育特性；恢复系正常可育并且含有育性恢复基因，育性恢复基因是核基因，随花粉遗传，但是能够回复细胞质基因突变产生的不育特性，杂交出来的种子F1是正常可育的。

不育系与保持系通常是姊妹系，也就是近等基因系，不同的基因是细胞质中控制育性的基因。

这样，不育系作母本与保持系作父本生出来的还是不育系，保持系自己结的种子还是保持系，恢复系自己结的种子还是恢复系，这就实现了种质资源的保存。

制种田中，恢复系与不育系种在一起，隔行种植，收获时只收不育系结的种子，就都是杂种F1了。

不育系的利用降低了人工去雄的生产成本，简化了制种难度，增加了制种量和制种速度，加速了杂交种子的推广。

野败型细胞质雄性不育CMS-WA是细胞质基因和核基因互作导致花粉败育类型，属于孢子体雄性不育。

可以通过回交的方法保留细胞质基因组而交换核基因组，达到培育不育系的目的。

除CMS-WA外，我国水稻育种学家还创制出不同细胞质来源的核质互作雄性不育系。

周开达先生等用西非品种冈比亚卡与朝阳1号、雅安早等杂交和回交，育成冈型不育系冈12朝阳1号A和冈22雅安早A；同时，周开达先生等从Dissi D52/37//矮脚南特群体中选出不育株，育成D型不育系意大利A。

三系法杂交育种的基本步骤三系法是杂交育种中的一种重要方法，用于实现作物的杂种优势。

它主要是通过建立一个辅助基因型（A系）和两个隔离基因型（B系和R系）的组合，来控制杂种的产生。

以下是三系法杂交育种的基本步骤：1.A系的选育：首先，选育一个辅助基因型（A系），这个基因型通常是一个雄性不育系。

这个基因型应具有稳定的雄性不育性状，并能够与其他基因型进行有效的杂交。

2.B系的选育：选育一个隔离基因型（B系），这个基因型通常是一个恢复系，具有对A系雄性不育性的恢复能力（恢复基因）。

B系的选育需要通过杂交和后代选择来选择具有良好的恢复能力的个体。

3.R系的选育：选育另一个隔离基因型（R系），这个基因型是一个纯合的雄性不育系。

R系的选育也需要通过杂交和后代选择来选择具有稳定的雄性不育性状的个体。

4.配制杂交组合：将A系、B系和R系进行配制，将雄性不育的A系与不育恢复的B系，以及雄性不育的A系与不育恢复的R系进行杂交。

这些组合会产生雄性不育但可恢复的杂种。

5.杂交育种：使用这些雄性不育但可恢复的杂种与其他适当的优良品种进行杂交。

这可以产生具有较高产量和其他优良性状的杂种。

6.后代选择：通过连续的杂交和后代选择过程，对杂交后代进行筛选和选择，选择具有优良性状的个体，进行进一步的杂交和育种。

7.产业化推广：在经过多年的杂交和选育后，根据具体的目标和要求，将优良的杂种进行推广和应用于实际生产中，提高作物的产量和品质。

需要注意的是，三系法杂交育种是一种复杂的育种方法，需要耗费大量的时间、资源和专业知识。

在实际应用中，根据具体的作物和需求，可能会有一些步骤和调整的差异。

因此，在进行三系法杂交育种时，需要充分理解和掌握种植物的生物学特性和遗传规律，以确保育种过程的顺利进行。

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情境10 三系法杂交水稻我国水稻的六大稻区1973年，在各国普遍认为自花授粉的水稻没有杂种优势的情况下，袁隆平带领研究组成功实现杂交水稻三系配套，育成具有根系发达、穗大粒多等优点的强优势杂交水稻。

世界首次。

1976年，杂交水稻迅速扩大到208万亩，并在全国范围开始大面积应用于生产。

中国成为世界第一个在生产上成功利用水稻杂种优势的国家。

1995年，两系法杂交水稻研究取得突破性进展，大面积推广。

中国独创。

1996年开始实施的中国超级稻育种计划，在基础理论和品种选育方面都取得较大进展。

分别于2000、2004、2011、2014年实现了大面积示范亩产700、800、900、1000公斤的“四连跳”。

随后，超级杂交稻最高单产突破每公顷18吨，再次刷新世界纪录。

2002年，中国水稻（籼稻）基因组“精细图”正式完成，标志着我国水稻基因组研究正式进入世界前列，随后鉴定并克隆出控制水稻农艺性状的一系列关键基因。

近年来，我国育种技术推陈出新，与分子生物学、遗传学融合不断加深。

如2018年，由我国科学家李家洋、韩斌、钱前、王永红、黄学辉为代表的研究团队，历时逾20年合作完成的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”项目荣获2017年度国家自然科学奖一等奖。

这项技术将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。

2019年10月，兼有三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由等优点的第三代杂交水稻首次公开测产，亩产达1046.3公斤，表现出株型优良、茎秆粗壮、耐肥抗倒、穗大粒多、籽粒充实饱满、不早衰等特性。

又是世界领先……（一）三系法杂交水稻三系法杂交稻的由来：两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1代优于双亲的现象称为杂种优势。

具体地讲，杂种F1代在生长势、生活力、繁殖率、抗逆性、适应性、产量和品质诸方面比双亲优越。

杂种优势可分为超亲优势、平均优势和竞争优势。

人们常说的杂种优势利用通常是指利用作物的竞争优势。

三系法和两系法杂交水稻杂交水稻指选用两个在遗传上有一定差异，同时它们的优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交，生产具有杂种优势的第一代杂交种，用于生产，这就是杂交水稻。

目前,水稻杂种优势的利用分为两个技术途径,一是以核质互作花粉不育为技术核心的“三系法”杂交技术,二是以受自然光周期、温度调控的光温敏核不育为技术核心的“两系法”杂交技术。

杂交水稻产生的原理：杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象，例如，不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。

这是生物界普遍存在的现象。

水稻具有明显的杂种优势现象，主要表现在生长旺盛，根系发达，穗大粒多，抗逆性强等方面。

但是，水稻属自花授粉植物，雌雄蕊着生在同一朵颖花里，由于颖花很小，而且每朵花只结一粒种子，因此很难用人工去雄杂交的方法来生产大量的第一代杂变种子，所以长期以来水稻的杂种优势未能得到应用。

杂交水稻是通过不同稻种相互杂交产生的，而水稻是自花授粉作物，对配制杂交种子不利。

要进行两个不同稻种杂交，先要把一个品种的雄蕊进行人工去雄或杀死，然后将另一品种的雄蕊花粉授给去雄的品种，这样才不会出现去雄品种自花授粉的假杂交水稻。

可是，如果技术人员用人工方法在数以万计的水稻花朵上进行去雄授粉的话，工作量极大，实际并不可能解决生产的大量用种。

因此，研究培育出一种水稻做母本，这种母本有特殊的个性，它的雄蕊瘦小退化，花药干瘪畸形。

靠自己的花粉不能受精结籽。

三系杂交水稻培育三系杂交水稻：是指雄性不育系、保持系和恢复系三系配套育种，不育系为生产大量杂交种子提供了可能性，借助保持系来繁殖不育系，用恢复系给不育系授粉来生产雄性恢复且有优势的杂交稻。

雄性不育系：是一种雄性退化（主要是花粉退化）但雌蕊正常的母水稻，由于花粉无力生活，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。