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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。
作物杂种优势的理论和应用作物杂种优势的理论和应用第一节杂种优势的利用概况第二节杂种优势的遗传理论第三节杂种优势的生化基础第四节杂种优势的预测方法第五节杂种优势的利用途径第六节杂种优势的固定途径第七节玉米杂种优势的利用第八节水稻杂种优势的利用课程性质：专题选修课学习建议：了解宏观掌握关键注重思考善于查新杂种优势（heterosis）：指不同品系、品种甚至物种之间的有性杂交第一代（F1代）比双亲优越的现象。
表现在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、整齐度、产量和品质等各种性状方面。
杂种优势是生物界存在的一种普遍现象。
在营养生长方面：表现出苗势旺、植株生长势强、枝叶繁茂、营养体增大、持绿期延长；在生殖生长方面：表现出结实器官增大，结实性增强，果实与籽粒产量提高；在生理功能方面：表现出适应性增强，抗病虫性增强、对不良环境条件耐力增强、光合能力提高和有效光合期延长等。
在品质性状方面：表现出某些有效成分含量提高、熟期一致、产品外观品质和整齐度提高；1、Johannsen的试验从菜豆混杂群体中选出粒重不同的19个单株，得到平均粒重差异明显的19个株系，从每个株系中分别选最轻、最重的两类种子种下去，计算后代的平均粒重，连续6年的结果见下页表。
2、纯系学说纯系：指从一个基因型纯合的个体自交产生的后代。
群体内各单株的基因型是纯合一致的。
纯系学说：（1）在混杂群体（基因型不一致）内选择是有效的。
（2）在纯系内选择是无效的。
一、显性假说Bruce（1910）和Jones（1917）提出：对生长有利的性状常常是显性基因控制的，对生长不利的性状常常是隐性基因控制的，两亲本杂交后，双亲的显性基因全部集中在杂种中起互补作用，表现为杂种优势；又由于显性基因和隐性基因有的是连锁的，所以要把有利的显性基因全部集中在一个纯合品系中几乎是不可能的。
（解释F1代优势和F2代衰退的原因）试验证据：1、Keeble F. 和Pelew C. (1910)的豌豆杂交试验节多节间短（株高5－6英尺）×节少节间长（5－6英尺）↓节多节间长：株高 7－8英尺2、Robbins (1956)的番茄在培养基上的切根试验两个亲本分别合成吡哆醇、尼古肼胺，F1代合成两种成分，F2代出现9:3:3:1的比例。
水稻杂种优势及其在生产上的利用1．什么叫杂种优势所谓杂种优势，就是把两个遗传基础不同的品种或类型，一个作母本，一个作父本进行有性杂交，所产生的第一代杂种，在生长势、适应性及经济性状等方面胜过母本和父本，这种“青出于蓝而胜于蓝”的现象，称为杂种优势。
水稻杂种优势主要表现在根系发达、生长繁茂、穗大粒多、产量高、品质好等方面。
据观测，杂交水稻单株苗数和根量比推广良种多40%～50%。
强大根群在土壤中分布深广，吸水吸肥能力强，从而促进了地上部分的生长，使之分蘖多，单株分蘖数一般10～20苗，最高可达200多苗，并且茎秆粗壮，叶面积系数大，叶绿素含量高，光合作用强，制造的营养物质多，有利于大穗大粒的形成。
推广良种一般每穗100粒左右，而杂交水稻一般每穗有150粒左右，最高的可达300多粒。
一般每亩比推广良种增产100斤以上，小面积最高亩产达1700多斤。
2．用什么办法来利用杂种优势杂交水稻具有强大的优势，那么人们采取什么办法来利用这种优势呢？大家知道，杂种优势一般是指杂种第一代的优势，到第二代一方面由于性状的严重分离，出现有的像母本，有的像父本，还有的介于两者之间，植株高矮不一，成熟期不一等现象；另一方面，由于自交，生命力减退，产量下降，因此，利用杂种一代优势，必须年年生产杂交种子。
而水稻雌蕊和雄蕊长在同一粒谷子内，自己给自己授粉，是一种雌雄同花的自花授粉作物，花器小，靠人工杂交生产杂交种子，事实上不能满足生产上用种的需要。
为了解决这个问题，目前人们采用的方法是选育出配套的水稻“三系”，然后利用“三系”配制出杂交种子供生产上用。
3．水稻“三系”——不育系、保持系、恢复系水稻“三系”是指雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系。
简称不育系、保持系、恢复系。
选育水稻“三系”的方法很多，有籼粳杂交，籼籼杂交，野生稻与栽培稻杂交，以及人工引变等。
我国目前生产上应用的籼型水稻“三系”，是利用雄花败育的普通野生稻作母本，与栽培籼稻品种作父本进行测交，然后选择后代出现不育的组合，以原父本连续回交五至六代，育成不育系和保持系；再选用栽培籼稻品种作父本，与不育系测交，筛选恢复系。
第讲8植物杂种优势利用1 2 3杂种优势利用的简史与现状杂种优势的表现杂种优势的遗传基础杂种优势(heterosis)是生物界的一种普遍现象, 是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂种F1 , 在生长势、生活力、繁殖力、适应4567自交系的选育与改良性以及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。
配合力及其测定杂交种的类别利用杂种优势的方法中国对玉米杂种优势的研究, 始于20 世纪统计资料表明,1934年美国玉米杂交种30 年代。
直到50 年代, 才开始推广品种间只占玉米种植面积的0.40%;到1944杂交种。
年玉米杂交种面积已占56%;到1956年全美已普及了玉米杂交种。
统计资料表明,1987 年全国种植的玉米杂交种已占玉米总面积的80% 以上。
现在高粱杂交种也已普及, 约占高粱总面积的。
70%蔬菜作物——甜玉米、番茄、洋葱、茄子、黄瓜、西葫芦、西瓜、笋瓜、南瓜、甘蓝、花椰菜、白菜、萝卜、胡萝卜、菠菜、石刁柏、莴苣、辣椒、葱、芹菜、食荚菜豆、菜豆、豌豆、马铃薯。
12杂种优势的表现杂种优势是指杂交F1表现出的某些性状或综合性状优于其亲本品种( 系)的现象。
杂种优势的表现是多方面的, 但主要是指以产量性状为主的优势。
还可表现为：（2）超亲优势指杂交种(F1) 的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本(HP) 同一（1）中亲优势指杂交种(F1) 的产量或某一数性状平均值差数的比率。
量性状的平均值与双亲(MP) 同一性状平均值差数的比率。
（3）超标优势指杂交种(F1)的产量或某一3杂种优势的遗传基础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。
也称为竞争优势、对照优势。
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（4）杂种优势指数是杂交种(F1)某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值,也或部分显性效应，由于双亲显性基因用百分率表示。
的互补作用，从而产生杂种优势。
农作物杂种优势利用与强基育种对策农作物杂种优势利用与强基育种对策是现代农业中至关重要的一个领域。
杂交育种技术的运用以及对农作物的基础育种是提高农作物产量和品质的有效途径。
本文将就农作物杂种优势利用和强基育种对策进行详细讨论。
首先，我们来了解一下农作物杂种优势利用的概念。
农作物杂种优势利用是通过将两个或多个不同亲本的优良性状进行有计划地组配，通过杂交育种的方法来培育出既具备父本和母本优良性状的杂种作物。
杂种优势主要体现在三个方面：一是杂种作物对病虫害的抵抗力较强，能够减少农药的使用，降低环境污染；二是杂种作物比纯系作物具有更高的产量和抗逆能力，能够适应不同的环境条件；三是杂种作物的品质更好，具备更高的营养价值和商业价值。
那么，如何利用农作物杂种优势进行育种呢？首先，要选择合适的亲本进行组配。
亲本的选择是农作物杂交育种成功的关键。
亲本之间要具备互补性，即在某些性状方面相互补充。
其次，要利用适当的杂交时期和方法进行交配。
合理的杂交时间和方法可以有效提高杂交种子的产量和质量。
最后，要对杂交后的杂种进行选择和筛选。
通过对表现优良性状的杂种进行遴选，可以进一步提高育种效果。
除了农作物杂种优势利用之外，强基育种也是一种重要的育种策略。
强基育种是指利用基因工程等现代遗传学技术对农作物进行改良。
强基育种的优势在于可以直接改变作物的遗传结构，迅速提高农作物的性状。
现代生物技术的广泛应用，使得强基育种成为可能。
例如，利用基因编辑技术可以精确编辑作物基因，实现快速定向改良。
此外，利用转基因技术可以引入外源基因，增加农作物的抗逆性、抗病性和耐逆性。
然而，强基育种也面临一些挑战和问题。
首先，传统育种与强基育种的道德和伦理问题需要引起重视。
强基育种涉及到基因的篡改，可能引发一些不可预见的风险和问题。
因此，需要制定严格的法律和伦理标准，确保强基育种的安全性和可行性。
其次，转基因作物的社会接受度也是一个问题。
一些人对转基因作物持有负面的态度，担心其对健康和环境的影响。
利用杂种优势的途径
杂种优势指的是不同品种或种族的生物杂交后产生的优越性状。
如何利用这种优势可以带来许多好处，以下是几种途径：
1. 提高农作物产量：将不同品种的作物进行杂交，可以产生更强健和高产的农作物，如“杂交水稻”就是这样的例子。
2. 增加动物繁殖能力：人工杂交繁殖家禽家畜，可以提高它们的生产性能和抗病能力，如繁殖的“杂交猪”就可以快速生长，增加肉类产量。
3. 改善环境：利用草地植物的杂交优势，可以减少土壤侵蚀，改善草地生态环境，如“半人马草”就是一种能抵抗干旱和盐碱的杂交草。
4. 开发新药物：利用不同物种的杂交，可以产生新的物质，如“杂交抗体”就可以用于治疗癌症和免疫系统疾病。
总之，利用杂种优势的途径多种多样，可以在农业、动物繁殖、环境改善和医学等领域发挥重要的作用。
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作物杂种优势及其利用
摘要作物杂种优势是重要的生物学现象，有很大的应用价值。
介绍了杂种优势利用简史、利用途径及其固定方法。
关键词杂种优势；遗传机理；预测方法
杂种优势是指2个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1在生活力、生长势、抗逆性、适应性以及产量、品质等方面超过双亲的现象。
杂种优势在许多农作物和园艺作物上得到广泛的应用，并获得巨大成功，对推动农业生产做出了重大贡献。
但长期以来，由于研究方法的限制，杂种优势的遗传机理及预测方法至今尚未完全探明；且未能对F1及其双亲的基因结构和表达差异进行深入研究。
近年来，众多植物分子生物学技术的不断建立和日臻完善，为人们认识和利用杂种优势现象提供了保障。
1杂种优势利用简史
我国早在1 400多年前，后魏贾思勰著的《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生骡的事实，为人类历史上开辟了观察和利用杂种优势的先例。
法国Koireutier在1761～1766年育成了早熟优良的烟草品种间杂种，并提出了种植烟草杂交种的建议。
以后，MerdeI、Darwin、Beal、Pichey等分别做了大量研究，最后Shull在1905～1909年进行玉米自交系选育与杂种优势的研究中，首次提出了“杂种优势”这一术语和选育单交种的基本程序，从理论上和育种模式上为玉米自交系间的杂种优势利用奠定了基础。
到20世纪30年代，人们已经利用杂交玉米在生产上取得高产，自此杂种优势在农作物生产上的大规模应用便开始了，到1956年，全美已经普及了玉米杂交种。
玉米杂交种广泛成功应用，推动了作物杂种优势利用的探索和研究。
随着雄性不育系的选育成功，创造了自花授粉作物和常异花授粉作物杂种优势利用的条件，扩大了杂种优势利用的领域，到20世纪50年代后期，美国已基本普及高粱杂交种。
我国对玉米杂种优势的研究利用较晚，20世纪50年代才推广品种间杂交种，60年代推广双交种，70年代推广单交种。
杂交高粱始于20世纪50年代后期，育成并推广了一批高粱杂交种，现在高粱杂交种全世界已普及。
我国有杂交水稻方面的研究并于20世纪70年代前期完成籼型和粳型三系配套，开创了自花授粉作物杂种优势利用的先例，处于国际领先地位。
目前，除玉米、高粱、水稻外，许多蔬菜作物均广泛利用F1代杂种优势并取得了显著的增产效果，许多生物学家对杂种优势的机理及预测研究倍感兴趣。
2杂种优势的利用途径
要利用作物杂种优势，必须具备3个条件：一要有纯度高的优良亲本品种或自交系；二要有强优势的杂交组合；三是繁殖与制种工序简单易行，种子生产成本低。
2.1人工去雄杂交制种
对于雌雄同株异花的作物如玉米，花器较大的作物如棉花、瓜类，种子繁殖系数大而用种量少的作物如烟草、番茄等，都可以采用人工去雄、授粉的方法生产大量杂交种子。
2.2化学去雄制杂交种
选用一些内吸性的化学药剂，在花粉发育前的适当时期，用适当浓度的溶液喷洒植株，可以抑制花粉的正常发育过程，使花粉败育，达到杀雄的目的。
但化学去雄还存在一些问题，如作物植株间、花朵间小孢子发育的不同步性、各种气候因素对药的效果影响，难以保证化学去雄的稳定性。
2.3利用自交不亲合性
同一植株上机能正常的雌、雄两性器官和配子，因受自交不亲合基因的控制，不能进行正常交配。
自交不亲合性广泛存在于十字花科、禾本科、豆科、茄科等许多植物中，而在十字花科中自交不亲合性尤为普遍。
早在20世纪40年代末，已经利用自交不亲合系在十字花科的蔬菜作物中配制杂交种，60年代以后油菜自交不亲合系杂交种的研究逐步展开，70年代中期育成了一批甘蓝型油菜自交不亲合系。
2.4利用雄性不育系
雄性不育系在现代杂交制种应用中极为普遍，一般采用三系两田法，即不育系、恢复系、保持系、亲本繁殖田、杂交制种田，而且制种手续简化，制种产量较高，从而降低了种子生产成本。
目前应用的三系制种中的不育系主要是核质互作雄性不育，这种类型的不育性比较容易获得三系。
现已在玉米、高梁、小麦、水稻等大田作物的杂交制种中广泛应用。
在水稻、高粱等作物中发现光温敏核不育以来，经过大量的育种和理论研究，取得了一定进展，到20世纪90年代初已育成少数较稳定的不育系，配制的少数组合已进入生产示范。
但是仍存在一些复杂的理论与育种实际问题，如不同生态地区、不同年份间某些光、温条件非规律性的变化都会导致育性转变的不稳定性。
因此，两系法制杂交种还有待商榷、研究。
3杂种优势的固定方法
根据杂种优势的遗传理论，已知杂种优势的来源在于F1基因型的异质结合。
因此，只有最大限度地保持F1基因的杂合性，才能固定或部分固定杂种优势。
3.1无性繁殖方法
目前，在固定杂种优势的研究上，一般认为比较有效的途径就是利用无性繁殖方法，使具有杂种优势的F1分生繁殖。
通常甘薯和马铃薯等无性繁殖作物的杂交育种，就是利用F1的块根或块茎等繁殖固定其杂种优势。
现代生物科学中组织培养技术发展迅速，如果能够利用F1的体细胞，经过简便培养即能形成基因型一致的大量幼苗，将可能完全省略年年大田制种。
3.2无融合生殖方法
利用无融合生殖的方法也将是一个比较有效的途径，由胚囊或珠心细胞发生无孢子生殖，形成二倍体胚和种子，或者珠心组织在胚囊里形成二倍体的不定胚。
这些种子和胚也将可以延续F1的杂合性，从而固定其杂种优势。
3.3利用染色体结构的变异
利用染色体结构的变异，使杂种在减数分裂时形成2种基因型不同的配子，当它们在自交受精过程中，同质基因结合的合子会引起个体死亡，只有异质基因结合的合子可以生存。
因而这些后代可以成为“永久杂合体”，一直保持杂种优势。
固定杂种优势的许多途径目前还是停留在理论上的设想和探索，许多复杂的细胞学技术问题尚有待于深入研究和解决。
总之，作物杂种优势的表达是个非常复杂的过程。
对于杂种优势的遗传机理、杂种优势的预测方法和利用固定途径，相信随着科学技术的发展与进步，终会被更好地解释与利用。
