下载文档原格式
作物杂种优势利用第一节 杂种优势及其遗传原理早在2000年前我国劳动人民就用母马和公驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种——役骡，为人类历史上开辟了观察和利用杂种优势的先例。
一、杂种优势的概念杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代（F 1），在生长势、生活力、抗逆性、适应性、产量和品质等方面超过其双亲的现象。
目前世界上大面积利用杂种优势的大田作物主要有玉米、水稻、高梁、烟草、小麦、大麦、油菜、大豆、甜菜等，利用杂种优势可大幅度提高作物产量和改良作物品质，具有巨大的经济效益和社会效益，是现代农业科学技术的突出成就之一。
二、衡量杂种优势大小的方法杂种优势有强有弱，还有正向优势和负向优势(有时称为劣势)。
杂种优势的大小因组合不同而表现有异，对于具体的某个组合来说，杂种优势通常只是表现在某个或某些方面，而不是每个方面都表现优势，有的组合甚至没有优势。
为了便于研究和利用杂种优势，经常采用下列方法度量杂种优势的强弱。
1.平均优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P 1或P 2）同一性状平均值差数的比率，计算公式为：平均优势（%）=100F1⨯-双亲平均值双亲平均值2.超亲优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本（HP ）同性状的平均值差数的比率。
计算公式为：超亲优势（%）=1001⨯-较好亲本较好亲本F有些性状在F 1可能表现超低值亲本（LP ）的现象，如这些性状也是杂种优势育种的目标性状时，称为负向的超亲优势。
3.对照优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值同当地推广品种（CK ）同一性状的平均值差数的比率，生产上常应用超标优势衡量杂种优势大小，计算公式为：对照优势（%）=1001⨯-对照品种对照品种F三、杂种优势的表现是多方面的，可以表现在外部形态，内部结构，生理生化等方面。
有的组合主要在营养器官，有的在繁殖器官，有的则在适应力上表现出优势。
玉米杂种优势利用摘要：玉米是异花授粉植物,育种主要是利用其杂种优势.本文首先介绍了杂种优势的概念,表现及原则,随后着重讲述了玉米杂种优势的利用,并以玉米与其近缘种和远缘种杂交的利用为例,阐述了玉米杂种优势利用模式及其在生产上的重要性,以及利用的现状和前景,使读者更多的了解玉米杂种优势的有关知识.关键词：玉米;杂种优势;利用1. 杂种优势的概念.表现及原则杂种优势是指两个以上亲本杂交后,所产生的杂种在生长势,生活力,抗逆性,适应性,产量和品质等方面比其亲本优越的现象.它是生物界的普遍现象.其表现是多方面的:(1)营养体优势.多数杂种F代长势旺盛,分蘖力强,根系发达,茎杆粗壮,块根,块茎增大增重.(2)生殖优势.一些主要农作物如玉米,高粱,水稻等杂交种F1的产品多数较高,一般此推广的普通良种增产20%`～40%.(3)抗逆性和适应性方面的优势.杂种F1代生长势强,抵御外界不良环境的能力和适应环境条件的能力往往优于亲本.(4)品质优势.杂种优势在生产上可以大大地提高产量,也应遵循以下原则:1.选配遗传基础差异大的亲本.2.尽量提高亲本的纯合度.3.便于杂交,并能获得大量杂交种子.。
玉米在我国及至全世界被大面积种植,其育种目标在不同地区有所侧重,但大部分是共同性的.现概括地将饲用玉米育种的目标性状分述如下:(1)高产性状.通常认为,产量性状优势的.子粒玉米杂交同样应用较多的饲用产量.(2)稳产性状.该性状主要包括生态适应性和各种抗逆性两方面(3)营养价值(4)早熟性(5)适应机械化收获的性状,如适宜的植株高度和穗位高度.玉米是最重要的饲用作物之一,适合于许多地方种植,但因为各地区地理位置,气候条件等的不同,又需要育种家们培育出许多适合当地种植的优良品种,杂种优势就是一个重要的研究方向,下面我们将分别论述玉米与其近缘种,远缘种的杂交。
2. 玉米与其近缘种的杂交2.1杂交试验目前,栽培种与其近缘物种直接杂交仍是将近缘物种基因转移到栽培种的主要手段。
杂种优势利用第一节杂种优势利用的现状与度量（一）杂种优势利用简史：中国早在1400 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。
1637 年出版的《天工开物》中也记载了蚕的杂交事例。
1761～1766年Ko1reuter，烟草杂交发现杂种优势，并提出利用杂交种。
1865年Mendel，豌豆杂交，提出杂种活力概念。
1866～1876年Darwin，提出异花授粉有利、自花授粉有害。
1908年Shull,玉米自交系间杂交，杂种优势一词，方法体系建立。
杂种优势利用现状：1934年美国玉米杂交种只占玉米种植面积的0.4%，到1944年玉米杂交种面积已占56%，而在美国玉米带各州杂交种面积已占90%，到1956年，全美国已普及了玉米杂交种。
中国对玉米杂种优势的研究，始于20世纪30年代，直到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。
中国杂交高粱的研究始于20世纪50年代后期，到60年代后期，育成并推广了一批高粱杂交种。
杂种优势的概念：是指两个遗传性状不同的品种、品系或自交系进行杂交，所产生的杂交种，在生活力、生长势、抗逆性、适应性以及产量、品质等方面优于其亲本的现象。
杂种优势理论：显性学说（显性基因互补学说）：处于杂合状态的生物个体，由于显性基因的存在，不同程度地消除了隐性基因的有害或不利的效应，从而提高了杂种个体的生活力以及数量性状的效应值等，因此表现出杂种优势。
根据这一理论，杂种优势可以固定，因为在子代群体中，显性纯合体和杂合体等效。
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。
如两个具有不同基因型的亲本自交系杂交AABBccdd X aabbCCDDF1 AaBbCcDd因为每个基因都能产生完全显性或部分显性效应AA、BB、CC、DD＞aa、bb、cc、ddAa、Bb、Cc、Dd ＞aa、bb、cc、ddAaBbCcDd ＞AABBccdd（aabbCCDD）超显性学说：杂合等位基因的互作胜过纯合等位基因的作用，杂种优势是由双亲杂交的F1的异质性引起的，即由杂合性的等位基因间互作引起的。
Aa>AA（aa）Bb>BB（bb）Cc>CC（cc）Dd>DD（dd）AABBccddXaabbCCDDF1 AaBbCcDdAaBbCcDd ＞AABBccdd AaBbCcDd ＞aabbCCDD（二）杂种优势的度量：杂种优势是自然界普片存在的现象，但并不是任何两个亲本杂交所产生的杂种，或杂种的所有性状，都比其亲本优越。
杂种优势涉及到的性状多为数量性状，通常以F1超过双亲平均值的数量表示杂种优势（绝对值），或以优势值占中亲值的百分数表示优势程度（相对优势）。
1.中亲优势：杂种一代的产量或某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值差数的比率。
计算公式为：2.超亲优势：杂种一代的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本（HP）同一性状平均值差数的比率。
3.超标优势：杂种一代或某一数量性状的平均值与当地推广品种（CK）同一性状平均值差数的比率。
4.杂种优势指数：杂种一代某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比率。
（三）杂种二代及以后各代的杂种优势杂种优势主要表现在F1，从F2开始便发生性状分离，因而F2群体内的个体间差异很大，生长不整齐，出现杂种优势衰退现象。
同时由于F1自交，增加了F2纯和基因的个体数出现部分类似亲本的类型，在生长势、抗逆性及产量等方面均比F1显著下降，从而出现优势逐代衰退现象。
因此F2及以后各代在生产上不再利用，F2优势降低的程度可用F1与F2的差值相当于F1的百分数估算。
F2较F1降低的程度，因亲本性质而不同（即双亲遗传性差异的大小、数目和具体杂交组合）而不同。
第二节利用杂种优势的方法和技术（一）利用杂种优势的基本条件1.选配优良杂交组合利用杂种优势首先要选配使两亲本相交能获得较强优势的杂交组合，若组合搭配不当，则杂种优势不强，甚至会出现劣势不能为生产所用。
2.注重两亲本的纯合性亲本纯合性高，F1才能出现整齐一致的优势，杂种优势才能充分发挥。
在繁殖亲本和配置杂种时，必须进行去杂保纯，避免降低亲本的纯合性。
3.采用简易而经济的制种技术，降低种子生产成本杂种优势一般只利用F1，因此需要年年进行杂交制种。
采用简易而经济的制种技术以获得大量高质量杂种种子，成为杂种优势利用的一个重要前提。
（二）亲本选配的原则1.亲本性状良好并能互补2.亲本亲缘关系较远3.两亲本应具有良好的丰产性和较广的适应性，花期相似，易于授粉4.亲本之一的目标性状应有足够大的强度5.亲本配合力高（三）亲本系配合力测定I.配合力的概念配合力是指一个自交系与其他自交系杂交后，杂种一代的产量表现能力。
配合力分为一般配合力和特殊配合力两种。
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（或其他性状）的平均值估算出来。
1、一般配合力（GCA）是指一个自交系亲本与其他若干个自交系杂交的F1在某个数量性状上的平均表现。
由基因的加性效应决定的，为可遗传的部分。
其高低是由被测定的自交系所含有利基因位点的多少决定的。
2、特殊配合力（SCA）是指两个特定亲本所组配F1在某种数量性状上的表现。
由基因的非加性效应决定的（显性、超显性和上位性），是不能在其他组合中表现和遗传的。
II.测验种的选择测定配合力时用来与被测杂交系杂交的品种、杂交种、自交系、不育系、恢复系等，统称为测验种，所产生的杂种称为测交种。
测定一般配合力时用遗传组成复杂的品种作测验种，其作用相当于以许多纯合自交系同一个被测系杂交，可以减少工作量。
测定特殊配合力时，用基因型单一或纯合的系作测验种。
如单交种和自交种，遗传基础简单，能较好地反映出被测系的特殊配合力。
III.配合力测定的时期1、早代测定在自交当代（S0）或自交一代（S1）进行。
早代测验可以在分离自交系过程中，较早的把配合力较低的自交材料淘汰掉。
2、中代测定在自交系选育的S2~S3代时测定自交系的配合力。
此时自交系的特性已基本形成，测出的配合力比早代测定更可靠，并且配合力的测定过程与自交系的稳定过程同步进行，有利于缩短育种时间。
3、晚代测定在S4~S5时测定配合力。
晚代测定由于遗传性状已较稳定，容易确定取舍，但肯定优良自交系较晚，影响自交系的利用时间。
IV.配合力测定的方法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等或相应的反交组合：A×1，A×2，A×3,．．．A×n等。
对测交组合进行产量（或其它性状）比较，如果一个测交组合的产量高，则表明该组合中自交系的配合力高。
优点：测配组合少，工作量较轻。
2、轮交法各被测系互为测验种，两两互相轮流杂交（只配正交组合）。
第二年比较产量，确定各被测系的配合力。
该法可同时测定一般配合力和特殊配合力，最好在选少数优良亲本系或骨干自交系采用。
3、多系测交法几个优良系或骨干系作为测验种，分别与被测系杂交，获得测交种。
如用A、B、C、D四个优良系作测验种，分别与20个被测系杂交，可获得80个测交种，经过下一季田间测定可获得一般和特殊配合力。
（四）作物利用杂种优势的途径I.人工去雄对于雌雄异花的作物如玉米，繁殖系数高的作物如烟草，花器较大、去雄较易的作物如棉花均可通过人工去雄，获得杂交种子。
II.化学杀雄因雌雄配子对各种化学药剂的杀伤作用具有不同的反应。
可在作物生长发育的一定时期，在母本植株上喷洒一定浓度的药剂，让雄性器官不育，而对雌蕊无害。
通过化学杀雄进行杂交制种必须具备以下条件：1、处理母本后杀伤雄蕊，花粉不育，不影响雌蕊正常发育。
2、处理后不引起遗传变异。
3、方法简便、药剂便宜、效果稳定。
4、对人、畜无害，不污染坏境。
III.利用标志形状，进行不去雄授粉利用植株苗期的某一显性/隐性相对性状作标志，区别真假杂种，就可以不进行人工去雄而利用杂种优势。
杂交时，把具有显性性状的作物品系作父本，具有隐性性状的作为母本，进行不去雄的自由授粉。
从母本上收获的种子，下一年播种出苗后，根据标志性状间苗，去除隐性性状的假杂种，保留具有显性标志性状的真正杂交种。
IV.利用自交不亲和性有些作物雌雄蕊正常，单自交或系内兄妹交均不育或结实很少，这种特性叫自交不亲和系。
杂交制种时，用自交不亲和系作母本，以另一个自交亲和的品种作父本，即可省去人工去雄的麻烦。
如双亲都是自交不亲和系，就可以互为父、母本，从两个亲本上采收的种子都是杂交种。
V.利用雄性不育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质互作雄性不育基因型-环境互作（光温敏）雄性不育隐性核不育显性核不育（五）杂交种的类型I.品种间杂交种利用两个亲本品种组配的杂交种。
如品种甲×品种乙，在生产中利用F1。
在自花授粉作物中，利用杂种优势时仍以品种间杂交为主。
II.顶交种（种间杂交）用自由授粉品种（一般为异花授粉作物）和自交系组配而产生的杂交种，又称品种与自交系间杂交种。
如品种甲×自交系A。
品种-自交系杂交品种具有群体品种的特点，性状不整齐，增产幅度不大。
III.自交系间杂交种用自交系作亲本组配的杂交种。
因亲本数目、组配方式不同可分为以下四种：1.单交种用两个自交系组配而成，例如A×B。
单交种增产幅度大，性状整齐，制种程序比较简单，是当前利用玉米杂种优势的主要类型。
但单交种的制种产量低，可用近亲姊妹系配制改良单交种，如(A1×A2) ×B，既可保持原单交种A×B的增产能力和农艺性状，又可相对提高制种产量，降低种子成本。
2.双交种用4个自交系组配而成，先配成两个单交种，再配成双交种，组合方式为(A×B) ×(C×D)。
双交种增产幅度较大，但产量和整齐度都不及单交种。
制种产量比单交种高，但制种程序比较复杂。
20世纪60年代我国主要种植玉米双交种，现在基本上已被单交种代替。
3.三交种用三个自交系组配而成，组合方式为(A×B) ×C，三交种增产幅度较大，产量接近或稍低于单交种。
但制种产量比单交种高出许多。
4.综合杂交种用多个自交系组配而成。
亲本自交系一般不少于8个，多至10余个不等。
(1)用亲本自交系直接组配。
(2)先将亲本自交系按部分双列杂交法套袋、杂交，组配成n(n —1)个单交种。
