杂交育种之杂种优势的利用
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《杂种优势利用》课件
，推广杂种优势在农业生产中的应用。
THANKS。
动物杂种优势的实例
杂交牛
通过将不同品种的牛进行杂交， 获得具有杂种优势的牛品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交猪
通过将不同品种的猪进行杂交， 获得具有杂种优势的猪品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交鸡
通过将不同品种的鸡进行杂交， 获得具有杂种优势的鸡品种，具 有更高的产蛋量和蛋品质。
植物杂种优势的实例
杂种优势利用
目录
• 杂种优势的概念 • 杂种优势的利用方式 • 杂种优势的实例 • 杂种优势的未来发展
01
杂种优势的概念
杂种优势的定义
杂种优势是指两个或多个品种、种间或亚种间杂交后 产生的后代在生长势、繁殖力、抗逆性、适应性以及
产量和品质等方面超过其亲本的现象。
杂种优势是生物界中普遍存在的现象，不仅存在于动 物界，也存在于植物界。
02
基因工程育种是指通过基因工程技术，将具有优良性状的 基因导入到其他植物或动物中，获得转基因生物，用于生 产或育种。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的转 基因生物，提高生产效益和育种效率。
03
细胞工程育种是指通过细胞工程技术，将具有优良性状的 细胞进行繁殖和筛选，获得具有优良性状的细胞系或个体 。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的细胞系或个 体，提高生产效益和育种效率。
03
杂种优势的实例
农业杂种优势的实例
杂交水稻
通过杂交育种技术，将不同品种的水稻进行杂交，获得具有杂种 优势的水稻品种，具有更高的产量和抗逆性。
杂交玉米
通过杂交育种技术，将不同品种的玉米进行杂交，获得具有杂种优 势的玉米品种，具有更高的产量和抗逆性。
第六章优势杂交育种
第六章 优势杂交育种第一节杂种优势利用的概况及表现一、 优势杂交育种的概念1、 杂种优势：是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种一代，在生长势、生活力、抗逆性、产量、 品质等方面优于其双亲的现象。
2、 优势育种：利用自然界普遍存在的杂种优势，选育用于生产的杂交种品种的过程叫优势杂交育种。
二、 杂种优势的分类与度量1、 分类在育种中，通常把杂种优势分为三种类型。
即：1） 体质型：杂种营养器官的发育较强，也就是根、茎、叶等营养器官生长势超过双亲。
2） 生殖型：杂种繁殖器官发育较强，如结实率高、种子、果实产量高等。
3） 适应型：杂种具有较强的适应能力，在抗逆性、抗病虫害等能力方面超过双亲。
2、 度量便于研究和利用杂种优势，需要对杂种优势的大小进行测定。
杂种优势所涉及的性状大都为数量性状， 通常以优势的方法率表示。
优势率是度量杂种优势强度的一种指标，它有以下几种计算方法：1） 中亲优势：是以中亲值（（P1、P2同一性状平均值的平均数）作为尺度来衡量 F1的产量或某一数量 性状的平均值与中亲值之差的方法，计算公式为：Fi-双亲平均值中亲优势（％）= 1 I双亲平均值 2） 超亲优势：这是以双亲中较优良的一个亲本的平均值作为度量标准，衡量F1平均值超过高值亲本 的百分率。
公式如下：3）对照优势（或超标优势）：即F1的某一数量性状的平均值超过标准（当前推广）品种的百分率。
公式为: 三、优势杂交育种与常规杂交育种的异同1、 相同点：优势育种与常规杂交育种的相同点是都需要选择选配亲本，进行有性杂交，进行品种比较 实验、区域实验、生产实验和品种审定。
2、 不同点：1） 从理论上，常规杂交育种利用的主要是加性效应和部分上位效应，是可以固定遗传的部分； 优势育 种利用的是加性效应和不能固定遗传的非加性效应。
2） 从育种程序上，常规杂交育种一先“杂”后“纯”。
即先杂交后自交，最后得到基因型纯合的定型品种。
优势育种一先“纯”后“杂”。
-第6章 杂种优势的利用(04-03-28)
复习题
1.
2. 3. 4.
简述杂种优势的概念； 配合力的概念； 杂种优势制种的技术环节； 试比较各种重组育种技术的异同点。
3、轮配法
A B C D
A
B
X
X
X
X
X
X
X
X
C
D
X
X
X
X
X
X
X
X
这是既能测定普通配合力又能测定 特殊配合力，从而能较准确地选出最 优组合的方法。
（三）自交系间配组方式的确定 经过配合力测验选得优良杂交组 合及其亲本自交系后，还需要进一 步确定各自交系的最优组合方式， 以期获得好的杂种。 １、单交种： ２、双交种： ３、三交种：
（二）等位基因异质合假说： 遗传的杂合是产生杂种优势的根本 原因。两个亲本遗传型差别愈大，杂 种优势愈明显。这种差别发生于同一 基因点，一个等位基因点不是只有显、 隐性两种差异，而是可以分化为不同 结构和生理功能的多种形式。
生活力假说 遗传平衡假说。 在杂种优势利用上，人们都选用 遗传差异较大的，如在亲缘上，地 理起源上、性状上差异较大的种、 品种或品系进行杂交，作为选择优 良组合的基本原则。
现代月季
Peace
Miniature rose
Oliympiad
Pinck peace
第六章
杂种优势的利用
重组育种
依技术手段的不同分为： 常规重组育种 非常规重组育种 依亲缘关系远近分为： 远缘杂交（远缘杂交育种） 品种间杂交（杂交育种） 品系间杂交（杂种优势育种）
1.
2. 3. 4. 5. 6.
选育优良自交系的方法和步骤如下： １、选择优良的品种或杂交种作为育成 优良自交系的基础材料； ２、选择优良的单株进行自交； ３、逐代系间淘汰选择和选株自交。
第9章 杂种优势利用
3、有健全的种子生产和管理体系。
但因作物的繁殖方式不同以及用于选育
杂种亲本的原始材料有很大的差异，因此不 同作物杂种优势利用研究的侧重点有差异， 对于自花授粉作物和常异花授粉作物而言， 异交体系是最重要的，对于异花授粉作物而 言，培育高配合力的自交系则是关键。
异交体系是生产杂种品种所必需 的，没有高效的异交体系，则无法大 批量、低成本地生产杂种品种种子。
LP
（三）超标优势（over—standard heterosis） 又称对照优势 指杂交
种F1的某一性状的平均值与当地推广
品种（CK）同一性状的平均值差数除
以CK平均值，也称为竞争优势。
用公式表示为：
F1-CK 超标优势（%）= --------------- ×100 CK
（四）杂种优势指数（index of
2、自交系的选育方法
在
自交系的选育过程中，要始终按照 农艺性状优良、一般配合力高和基
因型纯合的三点基本要求进行选择。
从各种原材料中选育自交系的主要 方法是连续多代自交结合农艺性状的选 择和配合力的测定，即采用系谱法和配
合力测定相结合的方法。
三、配合力及其测定
配合力高低是选择杂交种亲本最重要的 依据，它直接影响杂交种的综合性状尤其是 产量的表现。只有配合力高的亲本，才能配 制出高产的杂交种。
不同的育种目标专门组配的，其基本
特点是遗传基础复杂，遗传变异广泛， 能适应较长期的育种要求，是选育自
交系的好材料，如美国的依阿华硬杆
综合种BSSS。
但利用这类材料时，首先要求群
体进行多代的自由授粉，以达到充分
的重组，打破基因连锁；其次，要求
进行大量的单株选择，因此，育种所
需的时间较长，且工作量大。
但因作物的繁殖方式不同以及用于选育
杂种亲本的原始材料有很大的差异，因此不 同作物杂种优势利用研究的侧重点有差异， 对于自花授粉作物和常异花授粉作物而言， 异交体系是最重要的，对于异花授粉作物而 言，培育高配合力的自交系则是关键。
异交体系是生产杂种品种所必需 的，没有高效的异交体系，则无法大 批量、低成本地生产杂种品种种子。
LP
（三）超标优势（over—standard heterosis） 又称对照优势 指杂交
种F1的某一性状的平均值与当地推广
品种（CK）同一性状的平均值差数除
以CK平均值，也称为竞争优势。
用公式表示为：
F1-CK 超标优势（%）= --------------- ×100 CK
（四）杂种优势指数（index of
2、自交系的选育方法
在
自交系的选育过程中，要始终按照 农艺性状优良、一般配合力高和基
因型纯合的三点基本要求进行选择。
从各种原材料中选育自交系的主要 方法是连续多代自交结合农艺性状的选 择和配合力的测定，即采用系谱法和配
合力测定相结合的方法。
三、配合力及其测定
配合力高低是选择杂交种亲本最重要的 依据，它直接影响杂交种的综合性状尤其是 产量的表现。只有配合力高的亲本，才能配 制出高产的杂交种。
不同的育种目标专门组配的，其基本
特点是遗传基础复杂，遗传变异广泛， 能适应较长期的育种要求，是选育自
交系的好材料，如美国的依阿华硬杆
综合种BSSS。
但利用这类材料时，首先要求群
体进行多代的自由授粉，以达到充分
的重组，打破基因连锁；其次，要求
进行大量的单株选择，因此，育种所
需的时间较长，且工作量大。
第十五章杂交体系与杂种优势的利用
第十五章杂交体系与杂种优势的利用不同品系、品种、甚至物种之间个体的交配称为杂交，杂交是一种培育新品种或新品系的技术，也是一种利用杂交优势生产高性能商品畜禽的方法。
杂交育种可以是应用杂交改良家畜品质，也可以是通过杂交培育新的品种，有力地推进着畜牧业的繁荣和发展，有效满足着工业生产和人民生活的需要。
第一节杂交繁育体系的建立杂种优势的利用不仅是一项技术性很强的工作，而且还需要周密组织工作的保证，特别是要有一套健全的杂交繁育体系，杂交繁育体系是为了开展杂种优势利用工作而建立的一整套合理组织结构，包括建立各种性质的繁育场，确定它们之间的相互关系，在规模、经营方向、互助协作等方面的密切配合。
一、杂交繁育体系的概念：1. 杂交繁育体系将纯系选育、配合力测定以及种畜禽扩繁等环节有机结合起来形成的一套体系。
在杂交繁育体系中，将育种工作和杂交扩繁任务划分给相对独立而又密切配合的育种场和各级种畜禽场来完成，使各部门的工作专门化。
杂交繁育体系的建立，决定了现代畜牧生产的基本结构。
完善的杂交繁育体系形似一个金字塔，主要由选育阶段和扩繁阶段两大部分组成。
2. 家系由1只公畜/禽和若干只母畜/禽交配繁育的后代群体称为1个家系，一般一个家畜或家禽家系内的个体之间是全同胞或半同胞的关系，也称混合家系。
3. 全同胞同父同母所生产的后代，后代之间的关系为全同胞关系。
4. 半同胞同父不同母生产的后代，后代之间的关系为半同胞关系。
5. 纯系的概念家畜和家禽的纯系是育种群闭锁继代选育4-5代以后，有利基因频率增加，形成遗传上比较稳定的种群，就可称为纯系，纯系是由许多家系组成的。
6. 配套系为了利用杂种优势，在杂交繁育体系中需要有几个系配套使用，商品代家畜和家禽通常是2个或2个以上纯系杂交后的产品。
由于各系在配套系中的位置决定了对后代的影响程度，所以每个系的育种目标不完全相同。
这些纯系通过配合力测定，筛选出符合商品生产的纯系组合，推向市场，这一特定的纯系组合称为配套系。
园林植物花卉育种学第7章 杂种优势的利用
种不同，H值也就不同。
.
4. 离中优势 又称平均显性度 H= [F1- (P1+P2)/2]/[(P1-P2)/2]
– 以双亲平均值之差的一半为标准
• 反映了杂种优势与双亲值之差的相关性 (P117)
.
影响一代杂种利用价值的因素
杂种产生的经济效益 VS 生产杂种种子的成本
1. 杂种优势的利用决定于F1的实际经济效益与生产 F1成本之间的相对效益。F1实用价值是取决于它 的实际经济价值； F1实际经济价值在不同花卉、不同杂交组合是不 同的;
础材料 2．选择优良单株自交 3．逐代系间选择淘汰
.
原始群体 S0 S1
S2
S3
A 品种
B 品种
S4
自交系
A1
A2 A3
B
F1 性能比较 （配合力分析）
F1
F1
F1
F1 种子生产
.
图 6-1 自交系与单交种选育过程
二、 配合力测定
(一）配合力的概念: 指作为亲本杂交后F1代表现优良与否的能力。
• 一般配合力（general combining ability， gca）指一个亲本自交系在一系列杂交组合中 杂种后代某一性状的平均表现，通常用离均差 表示。
P2
▪显性效应（Dominant effect）是指在杂合 位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的 互补效应。
• 显性基因的加性效应（累积效应Additive effect）是指非等位基因位点上显性效应的集 合，即不同位点上的显性基因的累加效应。
• 显性说认为：基因型不同的品种（或自交系）
杂交，其F1内有许多不同位点上都有显性基 因抑制着相对应的隐性基因，达到互相补充
– 根据公式，当F1＝MP ，即(P1+P2)/2时，H＝0，为无优
.
4. 离中优势 又称平均显性度 H= [F1- (P1+P2)/2]/[(P1-P2)/2]
– 以双亲平均值之差的一半为标准
• 反映了杂种优势与双亲值之差的相关性 (P117)
.
影响一代杂种利用价值的因素
杂种产生的经济效益 VS 生产杂种种子的成本
1. 杂种优势的利用决定于F1的实际经济效益与生产 F1成本之间的相对效益。F1实用价值是取决于它 的实际经济价值； F1实际经济价值在不同花卉、不同杂交组合是不 同的;
础材料 2．选择优良单株自交 3．逐代系间选择淘汰
.
原始群体 S0 S1
S2
S3
A 品种
B 品种
S4
自交系
A1
A2 A3
B
F1 性能比较 （配合力分析）
F1
F1
F1
F1 种子生产
.
图 6-1 自交系与单交种选育过程
二、 配合力测定
(一）配合力的概念: 指作为亲本杂交后F1代表现优良与否的能力。
• 一般配合力（general combining ability， gca）指一个亲本自交系在一系列杂交组合中 杂种后代某一性状的平均表现，通常用离均差 表示。
P2
▪显性效应（Dominant effect）是指在杂合 位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的 互补效应。
• 显性基因的加性效应（累积效应Additive effect）是指非等位基因位点上显性效应的集 合，即不同位点上的显性基因的累加效应。
• 显性说认为：基因型不同的品种（或自交系）
杂交，其F1内有许多不同位点上都有显性基 因抑制着相对应的隐性基因，达到互相补充
– 根据公式，当F1＝MP ，即(P1+P2)/2时，H＝0，为无优
杂交育种的优势和运用
杂交育种的优势和运用：
1.优势：
(1) 快速汇聚优良性状：杂交育种技术可以快速地将不同亲本的优良性状汇聚到一个新品种中，从而提高农作物的产量、品质和抗逆性。
(2) 操作简单：杂交育种技术相对简单，容易掌握，且实验设计相对明确，便于操作。
(3) 效果显著：杂交育种技术已经在许多作物和禽畜的育种中取得了显著的成功，提高了农业生产效益。
1.运用：
(1) 杂交水稻：袁隆平等科学家利用杂交优势，研究并培育出高产量的杂交水稻，为我国农业生产做出了重大贡献。
(2) 杂交玉米：通过杂交育种技术，提高了玉米的产量和品质，为解决粮食问题做出了重要贡献。
(3) 杂交小麦：通过杂交育种技术，提高了小麦的抗病性、抗虫性和产量，为我国农业现代化发展做出了贡献。
第九章 杂种优势利用
MP=(P1+P2)/2
2. 超亲优势
杂种一代某一性状平均值超过高值亲本同一性 状平均值的百分率 F1-HP 正向超亲优势（%）=-------------×100 HP
F1-LP 负向超亲优势（%）=-------------×100 LP
3. 超标优势（竞争优势）
杂种一代某一性状的平均值超过当 地推广品种同一性状值的百分率 F1-CK 超标优势（%）=-------------×100 CK
C/B
D
E
D/A
E/A
D/B
E/B
D/C
E/C E/D
D/E
第一种 包括全部正交、反交、自交 第二种 包括正交、自交 第三种 包括全部正交、反交 第一种 包括全部正交
优点：包含了亲本自交系的各种可能的相配 组合，从而不会漏掉最优组合。 缺点：需要组配的组合数较多，不适于自交 系数较多时采用。
LN8067
二. 自交系选育过程
1.选育自交系的原始材料 ①地方品种和推广品种 ②各类杂交种 从地方品种、推广品种或品种间杂交种选育的自交 系—一环系（first cycle line) 从自交系间杂交种选育的自交系—二环系 （second cycle line) ③综合品种和人工合成群体
2. 选育自交系的过程
平均 10.3 10.2
9.2 9.3 9.8
GCA 0.5 0.4
-0.6 -0.5
第五节 杂交种组配的亲本选配原则 选配亲本要注意亲本配合力和农艺性状的 选择，不可偏废。 选配亲本同时要注意"选"和"配"两个方面, 具体来说应掌握如下四条原则:
一、配合力高 选择一般配合力高的材料作亲本。 最好两个亲本的配合力都高，这样容易 得到强优势的杂种。 若受其他性状的限制，至少应有一个亲 本是高配合力的，另一个亲本的配合力也 应是较高的。 不能用两个配合力低的亲本进行杂交。
2. 超亲优势
杂种一代某一性状平均值超过高值亲本同一性 状平均值的百分率 F1-HP 正向超亲优势（%）=-------------×100 HP
F1-LP 负向超亲优势（%）=-------------×100 LP
3. 超标优势（竞争优势）
杂种一代某一性状的平均值超过当 地推广品种同一性状值的百分率 F1-CK 超标优势（%）=-------------×100 CK
C/B
D
E
D/A
E/A
D/B
E/B
D/C
E/C E/D
D/E
第一种 包括全部正交、反交、自交 第二种 包括正交、自交 第三种 包括全部正交、反交 第一种 包括全部正交
优点：包含了亲本自交系的各种可能的相配 组合，从而不会漏掉最优组合。 缺点：需要组配的组合数较多，不适于自交 系数较多时采用。
LN8067
二. 自交系选育过程
1.选育自交系的原始材料 ①地方品种和推广品种 ②各类杂交种 从地方品种、推广品种或品种间杂交种选育的自交 系—一环系（first cycle line) 从自交系间杂交种选育的自交系—二环系 （second cycle line) ③综合品种和人工合成群体
2. 选育自交系的过程
平均 10.3 10.2
9.2 9.3 9.8
GCA 0.5 0.4
-0.6 -0.5
第五节 杂交种组配的亲本选配原则 选配亲本要注意亲本配合力和农艺性状的 选择，不可偏废。 选配亲本同时要注意"选"和"配"两个方面, 具体来说应掌握如下四条原则:
一、配合力高 选择一般配合力高的材料作亲本。 最好两个亲本的配合力都高，这样容易 得到强优势的杂种。 若受其他性状的限制，至少应有一个亲 本是高配合力的，另一个亲本的配合力也 应是较高的。 不能用两个配合力低的亲本进行杂交。
杂交优势的利用
（3） 超标优势 ：指杂交种 (F1) 的产量或某一数 量性状的平均值与当地推广品种 (CK) 同一性状 的平均值差数的比率。
超标优势 = （F1 - CK）/ CK ×100% （4 )杂种优势指数 :杂交种某一数量性状的平均值与
双亲同一性状的平均值的比值。
杂种优势指数= F1/（P1+P2)/2×100%
油菜杂种优势的研究始于 60 年代中期 , 经过 20 多年的研究, 已育成秦油2号、华杂2号等几 个杂交组合, 正在进行示范推广, 据初步统 计 ,1990年秋播杂交油菜面积已超过40万平方 米, 在国际上处于领先地位。
我国的棉花杂种优势利用, 也进行了大量的研 究, 但尚未取得重大进展, 四川省利用核不育系配 制的棉花杂交种, 已在生产中利用, 每年的推广面 积占该省棉田的25%-30%。目前我国年推广面 积占全国植棉面积的10%左右。
二 杂种优势表现特征
1 杂种优势的普遍性 区别：杂种优势和杂种活力 杂种优势的表现：
（1）生长势和营养体 （2）产量和产量因素方面 （3）品质方面 （4）生理功能方面 （5）生化表现方面 （6）抗逆性和适应性
2 杂种优势表现的复杂多样性 从基因型看：自交系强于自由授粉品种 作物种类：二倍体大于多倍体 亲本亲缘关系：亲缘关系远的强于近的 杂交组合：亲本之间性状互补，杂种优势强
2 对两种假说的评论
两种假说的共同点是都承认杂种优势的产生是来 源于杂种 F1 等位基因和非等位基因间的互作，都 认为互作效应的大小和方向是不相同的 , 从而表现 出正向或负向的中亲优势或超亲优势。
但认为基因互作的方式是不相同的。
显性假说认为杂合的等位基因间是显隐性关系, 就 一对杂合等位基因讲, 只能表现出完全显性和部分显 性效应；超显性假说则认为杂合性本身就是产生杂 种优势的原因,一对杂合性的等位基因, 不是显隐性 关系,而是各自产生效应并互作,因此,可能产生超亲 优势。
作物育种方法--杂种优势的利用
➢ 化学杀雄：不同植株生殖器官发育非同步性、 气候因素的不稳定性,会对化学杀雄效果的 稳定性产生影响,这种方法不被广泛采用.
➢ 利用自交不亲和性：十字花科、禾本科、豆 科等
➢ 雄性不育性：植物中雄蕊败育或不能产生正 常花粉,但雌蕊能接受外来花粉而结实.
五、其他育种方法
➢诱变育种 ➢倍性育种 ➢远缘杂交育种
进行有性杂交后,从杂种一代中选 择优良单株进行无性繁殖.
〔四〕自交系的选育与改良
为了充分发挥杂交种的优势,制种所用的 亲本必须是高度纯合的.但异花授粉作物的 品种,实际上是一个杂合群体,遗传基础较复 杂 ; 同时在品种群体中,隐性基因常被显性 基因所掩盖,其不良性状不易显现.通过人工 自交 , 不仅可使基因型纯合,而且使性状发 生分离,经过严格选择,可使优良性状得到积 累和加强.
超标优势 = 〔F1－CK〕/ CK × 100%
〔三〕不同繁殖方式作物 利用杂种优势的特点
1. 自花授粉作物和常异花授粉作物
①利用杂种优势的方式主要是品种间杂交 ②去雄困难
2. 异花授粉作物
要经过连续多代自交、分离、选 择,育成纯合的、性状优良的自交 系,配制自交系间杂交种.
3. 无性繁殖作物
第四节 作物育种方法
一、引种 二、系统育种 三、杂交育种 四、杂种优势的利用 五、其他育种方法 六、生物技术在育种中的应用
四、杂种优势的利用
〔一〕杂种优势的概念
指杂交种品种F1表现出的某些性状或综合性 状对其亲本品种<系>的优越性.
〔二〕测定杂种优势的方法
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 以下方法度量杂种优势的强弱.
➢ 种植原始材料
〔四〕自交系的选育与改良
S0
种植原始材料,选择30至50 株,人工套袋自交
➢ 利用自交不亲和性：十字花科、禾本科、豆 科等
➢ 雄性不育性：植物中雄蕊败育或不能产生正 常花粉,但雌蕊能接受外来花粉而结实.
五、其他育种方法
➢诱变育种 ➢倍性育种 ➢远缘杂交育种
进行有性杂交后,从杂种一代中选 择优良单株进行无性繁殖.
〔四〕自交系的选育与改良
为了充分发挥杂交种的优势,制种所用的 亲本必须是高度纯合的.但异花授粉作物的 品种,实际上是一个杂合群体,遗传基础较复 杂 ; 同时在品种群体中,隐性基因常被显性 基因所掩盖,其不良性状不易显现.通过人工 自交 , 不仅可使基因型纯合,而且使性状发 生分离,经过严格选择,可使优良性状得到积 累和加强.
超标优势 = 〔F1－CK〕/ CK × 100%
〔三〕不同繁殖方式作物 利用杂种优势的特点
1. 自花授粉作物和常异花授粉作物
①利用杂种优势的方式主要是品种间杂交 ②去雄困难
2. 异花授粉作物
要经过连续多代自交、分离、选 择,育成纯合的、性状优良的自交 系,配制自交系间杂交种.
3. 无性繁殖作物
第四节 作物育种方法
一、引种 二、系统育种 三、杂交育种 四、杂种优势的利用 五、其他育种方法 六、生物技术在育种中的应用
四、杂种优势的利用
〔一〕杂种优势的概念
指杂交种品种F1表现出的某些性状或综合性 状对其亲本品种<系>的优越性.
〔二〕测定杂种优势的方法
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 以下方法度量杂种优势的强弱.
➢ 种植原始材料
〔四〕自交系的选育与改良
S0
种植原始材料,选择30至50 株,人工套袋自交
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测交组合产量比较试验（随机区组设计），
取得各测交组合产量(或其它数量性状)的平均值后，
计算出一般配合力和特殊配合力。
（3）多系法（系×测验系法） 测验种：几个优系或骨干系 方法：例如用A、B、C、D四个系作测验种，分别与许多（N）待测系测 交，可配成4*N个单交组合，比较试验，各组合的平均产量，计算出一般 配合力和特殊配合力。 优点：同时测定待测系、测验种（骨干系）的一般配合力和特殊配合力；
杂交育种之— 杂种优势利用
常规育种和优势育种的区别
常规杂交育种
优势育种
遗传效应 加性效应和部分上位 加性效应和不能固定遗 效应，是可以固定遗 传的非加性效应 传的部分
育种程序 先“杂”后“纯” 先“纯”后“杂”
种子生产 每年直接从生产田或 不能在生产田留种，每
种子田内植株上收获 年必须专设亲本繁殖区
自交不亲和性广泛存在于十字花科（羽衣甘蓝）、禾本科、豆科、茄科 等许多植物中，十字花科中自交不亲和性尤为普遍。
自交不亲和系的繁殖 1. 蕾期人工授粉
目前在大白菜、小白菜、结球甘蓝、花椰菜、青花菜、萝卜等自交不 亲和系繁殖中应用最普遍。 将开花前2-4天的花蕾用镊子剥开，授以本株或同系其他植株的花粉。 缺点：蕾期人工授粉麻烦。
2. 隔离区自然授粉
省去了人工蕾期授粉，还能减轻和延缓自交衰退。 但连续多代花期自然授粉会使花期自交亲和性逐渐提高。 提高结实率的辅助手段： 毛刷授粉（先擦成熟花药，再擦伤柱头）； 花期喷盐水：1-5%NaCl 提高温度和CO2浓度
三、雄性不育性利用
克服雌雄同花作物人工去雄困难的最有效途径 雄性不育特性可遗传特性 核不育 核质互作雄性不育
直接选择优良杂种，可及时作为商品杂种品种投入生产利用； 结果可相互比较
是当前最常用测配方法 如： 不育系的选育时配合力测定
四、杂种品种的亲本选配原则
（一） 配合力高
(二) 亲缘关系相对较远 地理远缘 血缘较远 类型和性状差异较大
(三) 综合性状良好，双亲间性状互补
(四) 亲本自身产量高，花期相近，易于授粉
环境作用 杂种优势体现在数量性状，数量性状受环境影响大 不同环境下杂种优势的表现程度不同
三、杂种优势的度量
（一）中亲优势或相对优势 （杂种优势理论研究） 以中亲值（某一性状的双亲平均值的平均）作为尺度用以衡量F1平均值和中
亲值之差的方法。 中亲优势（%）=(F1-MP)/MP×100 MP=（P1+P2）/2
自交系 A B C D E F G K 10.3 9.9 10.4 9.4 9.4 9.7 9.8 0.03 0.07 0.45 -0.27 -0.41 -0.45 0.54 L 10.8 10.7 10.7 10.9 9.6 11.5 8.5 -0.07 0.33 0.21 0.69 -0.75 0.81 -1.25 M 9.5 9.0 8.8 9.3 9.6 9.6 9.3 -0.29 -0.29 -0.61 0.17 0.33 -0.01 0.63 N 10.9 8.8 10.3 9.6 10.1 10.3 9.6 0.47 -1.13 0.25 -0.17 0.19 0.05 0.29 O 9.3 9.7 8.7 8.3 9.5 8.8 8.0 -0.09 0.81 -0.31 -0.43 0.63 -0.41 0.02
玉米马齿型和硬粒型杂交
五、杂种品种的类型
（一）品种间杂种品种
(二) 品种-自交系间杂种品种顶交种 （三）自交系间杂种品种
1.单交种 用两个自交系组配而成。
单交种增产幅度大，性状整齐，制种程序比较简单，
是当前利用杂种优势的主要类型。 2.三交种 对于自交系产量和制种产量低的作物，(A/B)//C ,如甜菜 3.双交种 4.综合杂交种 用多个自交系组配而成。 （1）亲本等量种子混匀，隔离区种植，自由授粉3～5代，遗传平衡。 （2）亲本双列杂交，等量混匀，隔离种植，自由授粉，遗传平衡。 其特点是F2及其后代的杂种优势衰退不显著，不需每年制种，适应性较 强。 （四）雄性不育杂种品种 （五）自交不亲和系杂种品种 （六）种间与亚种间杂种品种 （七）核质杂种
P
AA BB cc dd × aa bb CC DD
12 10 4 3
6586
29
25
↓
F1
Aa Bb Cc Dd
等位基因显性效应值 非等位基因累计效应值
假设完全显性 无显性 不完全显性
12+10+8+6=36 (12+6+10+5+4+8+3+6) ÷ 2 =27 （双亲平均值） 27< F1 <36
平均 9.84
GCA 0.17(9.84-9.67)
10.38 0.71
9.3 -0.37
9.94 0.27
8.9 -0.77
平均 10.16 9.68 9.78 9.50 9.64 9.98 9.04 9.67
CGA 0.49 -0.01 0.11 -0.17 -0.03 0.31 -0.63
0
组合的实际产量=全部组合平均产量+双亲一般配合力 + 双亲特殊配合力 如 L / A 组合的特殊配合力=10.8 - 9.67 -（0.49+0.71）= -0.07
优点：测配组合少，工作量较轻。
但不能测定特殊配合力
综合品种
G1 G2 G3 G4…… ×
G
GG1 GG2 GG3 GG4….
ABC…
A
（2）双列杂交
B
自交系既是测验种又是被测系。
C
方法：采用完全或部分双列杂交法。
…
完全双列杂交：n(n—1)个杂交组合(含正交和反交)
不完全双列杂交：n(n—1)/2个杂交组合
这一假说的基本论点是： 杂种F1集中了控制双亲有利性状的显性基因， 每个基因都能产生完全显性或部分显性效应， 由于双亲显性基因的互补作用，从而产生杂种优势。
假 如 ， 两 个 亲 本 控 制 某 一 数 量 性 状 的 基 因 型 分 别 为 AABBccdd 和 aabbCCDD，F1的基因型及表现型图示如下：
（二）超显性假说(等位基因异质结合假说)
由Shull（1908，1910）提出，
这一假说基本点是：
杂种优势是由于双亲基因型的异质结合所引起的等位基因间的相互作用 的结果。
等位基因间没有显隐性关系
杂合等位基因相互作用大于纯合等位基因的作用
同时存在非等位基因之间互作
Aa ＞AA或aa，Bb＞BB或bb
二、亲本选配
(一)对杂种亲本的基本要求 杂种的亲本一般为纯系或自交系，不直接用于生产。
1. 纯度高 是杂交种高度一致性和稳定性的基础 2. 一般配合力高 是产生强优势杂种的遗传基础 3. 优良农艺性状 是强优势杂种的基础平台 4. 亲本（尤其是母本）产量高，开花习性符合制种要求 （二）选配方法 自花授粉作物：直接从品种（系）中筛选（除特殊要求） 常异花授粉作物：2～3代的自交； 异花授粉作物：多代的自交与选择 自交—单株自交留种，常发现单株留种，但种子混杂的现象
种子
和生产用种基地
第一节 杂种优势利用的简史与现状
观赏植物的杂种优势的利用开始于20世纪30年代，1930年在日本利用 杂种优势培育成矮牵牛杂种一代。到20世纪70年代，杂种优势的利用已 经非常普遍。
80年代，利用杂种优势制种的花卉有：矮牵牛、瓜叶菊、万寿菊、金鱼 草、天竺葵、藿香蓟、秋海棠、仙客来、报春花、半支莲、三色堇、百日 草、羽衣甘蓝、石竹等等
2、测配方法
（1）顶交法
选用遗传基础广泛的品种群体作为测验种测定自交系的配合力。
顶交法产生的杂交种成为顶交种。
方法：A为测验种，1、2、3、4、5、．．．n个自交系为被测系
组配 1×A，2×A，3×A、．．．n×A等杂交组合（有时正反交）
对测交组合进行产量（或其它性状）比较
计算出各被测系的一般配合力。
母本 杂交种 父本
（四）产量和产量因素方面
生殖生长方面杂种表现出结实器 官增大，结实性增强，果实与籽 粒产量提高等
纯系
F1 单交
F1 双交
（五）品质方面 有效成分提高 整齐度（一致性） 亲本品质改造
（六）生化表现方面 线粒体互补与叶绿体互补 同功酶出现互补带、显性带、杂合带
二、杂种优势表现的复杂多样性
第二节 杂种优势表现特性
一、杂种优势的普遍性
杂种优势 F1杂种表现出的某些性状或综合性状优越于其亲本品种(系)的现象。
杂种优势的表现是多方面的，主要在以下几个方面：
(一)生长势和营养体 蔬菜烟草作物 株型优势
（二）抗逆性和适应性 抗病性（显性基因）
（三）生理功能方面 光合能力
有效光合期延长 光合面积增加 营养吸收能力等
四、杂种品种的亲本选配原则 五、杂种品种的类型
一、杂种优势利用的基本条件
（一）强优势的杂交组合 1、满足品种三条件，即DUS（特异性、一致性、稳定性） 2、强优势：配合力、亲本性状
（二）异交结实率高 大批量生产杂交种 低成本生产杂交种 （尤其自花、常异花授粉作物）
（三）亲本繁殖与杂交制种技术简单易行可靠 亲本繁殖（产量与纯度） 杂交种种子生产（质量与产量）
四、F2及以后世代杂种优势的衰退
表 型：整齐度下降，自花授粉作物衰退快 而异花授粉作物自交衰退快
基因型：杂合度下降，基因型多样
第三节 杂种优势表现的遗传基础
一、杂种优势表现的遗传机理假说
（一）显性假说（有利显性基因假说） 由Davenport(1908)提出的， 后经Bruce(1910)等发展而成为显性假说。
三、配合力及其测定
配合力指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力的大小。 配合力是自交系的一种内在属性，受多种基因效应支配。 不能通过自交系自身的性状表现出来 通过自交系组配的杂种的产量(或其它性状)的平均值估算出来 （一）配合力的种类 1、一般配合力（GCA）