第八讲杂种优势下

1、第八讲 优势杂交育种 Heterosis breeding v 杂种优势育种的概念与利用价值 v 杂种优势育种的一般程序 v 杂交种子的生产 v 雄性不育系的选育利用 v 自交不亲和系的选育与利用 相同点：相同点： 都需要选择选配亲本，进行有性杂交，进行品种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。比较实验、区域实验、生产实验和品种审定。 杂优育种与常规杂交育种比较杂优育种与常规杂交育种比较 基本原理和采用的手段相同基本原理和采用的手段相同 不同点不同点1 1：遗传机制：遗传机制 v常规杂交育种：利用的主要是常规杂交育种：利用的主要是加性效应和部分加性

2、效应和部分 上位效应上位效应，是可以固定遗传的部分；，是可以固定遗传的部分； v优势育种：最主要利用的是优势育种：最主要利用的是显性效应与部分上显性效应与部分上 位效应位效应，不能固定遗传的。，不能固定遗传的。 不同点不同点2 2：育种程序：育种程序 v【优势育种优势育种】先先“纯纯”后后“杂杂” 自交系自交系 杂交种品种杂交种品种 v【常规杂交育种常规杂交育种】先先“杂杂”后后“纯纯” 杂交杂交 自交（性状分离选择）自交（性状分离选择） 亲本亲本亲本亲本 F1杂种群体杂种群体 F2分离群体分离群体 后代分离群体后代分离群体 常规品种常规品种 原始材料原始材料原始材料原始材料 自交系自交系1自

3、交系自交系2 F1杂种杂种 常规杂交育种与优势杂交育种程序的比较常规杂交育种与优势杂交育种程序的比较 先先 纯纯 后后 杂杂 先先 杂杂 后后 纯纯 不同点不同点3 3：种子生产方法：种子生产方法 v 常规杂交：简单，直接在生产田、种子田收种常规杂交：简单，直接在生产田、种子田收种 v 优势育种：需专设优势育种：需专设亲本繁殖区和生产用种地亲本繁殖区和生产用种地 F F2 2及以后世代杂种优势的衰退及以后世代杂种优势的衰退 基因型的高度杂合 表型的整齐、一致性 优势消失 表现型的不一致 不利隐性基因纯合 F1群体 F2群体 基因重组基因重组 自 由 授 粉 强杂种优势 自交系的性状是由纯合基因

4、的加性效应决定，是可 遗传的 F1的性状除了基因的加性效应外，最主要的是由显 性效应和非等位基因的上位效应所决定的，是非遗 传的组分。 第二节第二节 杂种优势育种程序杂种优势育种程序 选育杂交种品种选育杂交种品种 确定育 种目标 收集原 始材料 自交系自交系 的选育的选育 亲本配组及亲本配组及 配合力测定配合力测定 杂种一代杂种一代 种子生产种子生产 推广应用 品比区域 及生产试验 核心程序 【主要技术环节】 提高亲本基因型的纯合性； 选配杂交组合； 提高制种量，降低种子生产成本 一、优良自交系选育一、优良自交系选育 12 能否选配出优势明显的杂种一代能否选配出优势明显的杂种一代 能否生产出大

5、量的杂种一代种子和亲本自身种子能否生产出大量的杂种一代种子和亲本自身种子 自交系的评价标准自交系的评价标准 地方品种和推广品种地方品种和推广品种 各类杂交品种各类杂交品种 综合品种或人工合成群体综合品种或人工合成群体 【选育自交系的基础材料选育自交系的基础材料】 原始材料最好是具有栽培价值的农家定型品种和大面积推广的原始材料最好是具有栽培价值的农家定型品种和大面积推广的 定型品种。因为它们本身的经济性状比较优良，基因型的杂合定型品种。因为它们本身的经济性状比较优良，基因型的杂合 度不高，选育自交系所需的时间相对较短。度不高，选育自交系所需的时间相对较短。 a.a.选择优良的品种作为育成优良自交

6、系的基础材料选择优良的品种作为育成优良自交系的基础材料 （尽可能用定型品种）（尽可能用定型品种） b.b.优株的选择与自交优株的选择与自交 一致性好的，自交一致性好的，自交510510株；株； 差的，酌情增加，每株自交种子后代种差的，酌情增加，每株自交种子后代种5010050100株。株。 c.c.逐代自交选择淘汰逐代自交选择淘汰 【选育自交系的一般方法选育自交系的一般方法】 选择优良的品种作为育成优良自交系的基础材料（尽可能用定型品种）选择优良的品种作为育成优良自交系的基础材料（尽可能用定型品种） 自交 逐代自交逐代自交选择淘汰选择淘汰 主要经济性状的主要经济性状的 稳定纯合；生活力稳定纯合

7、；生活力 不明显衰退不明显衰退 自交系的配合力配组与测定 自交系（隔离种植）自交系（隔离种植） 品系内自由授粉品系内自由授粉 优株优株 优系优系 优株优株 自交 系谱选择法的简化图系谱选择法的简化图 2 2、根据测定结果，将、根据测定结果，将中选优株彼此中选优株彼此 互交互交，从而形成一个遗传基础更加，从而形成一个遗传基础更加 优良的新群体（改良群体）。优良的新群体（改良群体）。 1 1、从、从基础群体基础群体中选择优良单株自交和进中选择优良单株自交和进 行配合力测定。行配合力测定。 【一次轮回选择一次轮回选择】 【优点优点】增加优良基因型间重组机会增加优良基因型间重组机会 【优良基因优良基因

8、】优良经济性状优良经济性状 + + 较高的配合力较高的配合力 配合力，亲本杂交后，配合力，亲本杂交后，F1F1表现优良与否的能力。表现优良与否的能力。-150-150 通过以上自交、选择过程获得不同的自交系后，还应对通过以上自交、选择过程获得不同的自交系后，还应对 其配合力进行测定以筛选出配合力高的优良自交系。其配合力进行测定以筛选出配合力高的优良自交系。 二、自交系配合力的测定二、自交系配合力的测定 F F1 1性状性状自交系性状自交系性状 相关性相关性 有些亲本本身表现好，其F1的表现不一定好，相反，有些 F1的优势强而它的2个亲本却表现一般。 普通配合力普通配合力 (general co

9、mbining ability，gca) 一个自交系在一系列的杂交组合中的一个自交系在一系列的杂交组合中的平均表现平均表现。 2.特殊配合力特殊配合力（specific combining ability简称简称sca ） 某特定组合某性状的观测值与某特定组合某性状的观测值与根据双亲根据双亲g.c.a的预测值的预测值之差。之差。 【F1生产力的高低生产力的高低】 【通过公式计算得出的理论值通过公式计算得出的理论值】 Sij=xij u - gi - gj （）配合力的概念（）配合力的概念 P151-表表7-1 亲本亲本ABCD平均平均g.c.a E9.28.99.08.58.90.0 F8.4

10、9.18.78.28.6-0.3 G9.09.49.68.89.20.3 H9.19.39.28.8 I8.88.89.08.28.7-0.2 平均平均8.99.19.18.58. 9 gca0.00.20.2-0.4 0.2 20个个F1的平均产量的平均产量H所配的所配的4个个F1的的 平均产量平均产量 H在杂交组合中的在杂交组合中的g.c.a值值 【一般配合力】 gi = Xi u gi = 9.1 8.9 = 0.2 SBI = XBI - u - gB - gI = 8.8 - 8.9 - (-0.2) - 0.2 = -0.1 亲本亲本ABCD平均平均g.c.a E9.28.99.0

11、8.58.90.0 F8.49.18.78.28.6-0.3 G9.09.49.68.89.20.3 H9.19.39.28.8 I8.88.89.08.28.7-0.2 平均平均8.99.19.18.58. 9 gca0.00.20.2-0.4 0.2 【特殊配合力】 Sij=xij （ u + gi + gj ） 某特定组合某特定组合某某性状性状的的观测值观测值与根据与根据双亲的一般配合力双亲的一般配合力的的预测值预测值之差。之差。 u + gi + gj BI 产量产量 产量：产量：8.8 gB 、gI gi = Xi u 【特殊配合力】 Sij=xij （ u + gi + gj ）

12、GCAGCA反映的是某一个亲本（自交系）的好坏！反映的是某一个亲本（自交系）的好坏！ SCASCA反映的是某一个杂交种的好坏！反映的是某一个杂交种的好坏！ 【一般配合力】 亲本亲本ABCD平均平均g.c.a E9.28.99.08.58.90.0 F8.49.18.78.28.6-0.3 G9.09.49.68.89.20.3 H9.19.39.28.8 I8.88.89.08.28.7-0.2 平均平均8.99.19.18.58. 9 gca0.00.20.2-0.4 0.2 G&B、G&C的的s.c.a值值?D&F、D&I 的的s.c.a值值? 组合组合g.c.a产量产量 s.c.a G&

13、B0.30.29.40 G&C0.30.29.60.2 D&F-0.4-0.38.20 D&I-0.4-0.28.2-0.1 只根据亲本表现（只根据亲本表现（g.c.a值），决定配组，是片面的！值），决定配组，是片面的！ GCA反映的是某一个亲本（自交系）的好坏！ SCA反映的是某一个杂交种的好坏！ 两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高，两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高， 可能使可能使F1F1的性状值很高；的性状值很高； 两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得 的的F1F1的性

14、状值也较低。的性状值也较低。 = = 两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高，两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高， 可能使可能使F1F1的性状值很高；的性状值很高； 两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得 的的F1F1的性状值也较低。的性状值也较低。 （二）配合力分析的意义（二）配合力分析的意义 一般配合力决定于亲本之间的加性效应一般配合力决定于亲本之间的加性效应 （可以稳定遗传）（可以稳定遗传） 加性效应加性效应常规杂交育种常规杂交育种定型品种定型品种 特殊配合力决定于基因的非加

15、性效应特殊配合力决定于基因的非加性效应 非加性效应非加性效应优势育种优势育种 杂种杂种F1F1 （只有通过双亲杂交后才能表现出来）（只有通过双亲杂交后才能表现出来） （二）配合力分析的意义（二）配合力分析的意义 g.c.a 高高 s.c.a 低低 常规杂交育种常规杂交育种 g.c.a 高高 s.c.a 高高 优势育种优势育种 g.c.a 低低 s.c.a 高高 优势育种优势育种 g.c.a 低低 s.c.a 低低 淘汰！淘汰！ 1单交种单交种(single cross cultivar) （AB） 2双交种双交种(double cross cultivar) （AB）（CD） 3三交种三交种(

16、three-way cross cultivar) （AB）C 4综合品种综合品种(synthetic cultivar) 三、配组方式三、配组方式 1、单交种（、单交种（Single-cross hybrid） A A自交系自交系B B自交系自交系 F F1 1 【优点优点】基因杂合程度最高，基因杂合程度最高， 杂种优势强；株间性状一致性杂种优势强；株间性状一致性 高；制种程序简单。高；制种程序简单。 更适合外观商品性状要 求严格的园艺作物 【缺点缺点】单交种群体的基因型单一。此外，单交种的亲本是生单交种群体的基因型单一。此外，单交种的亲本是生 活力弱、产量低的自交系，因此活力弱、产量低的自

17、交系，因此种子产量低，生产成本高。种子产量低，生产成本高。 生产力生产力 母本母本 繁殖力强的自交系繁殖力强的自交系 经济性状经济性状 母本母本 优良性状多者优良性状多者 本地的自交系本地的自交系 父本父本 花粉量大、花期长花粉量大、花期长 母本母本 具有苗期隐性性状具有苗期隐性性状 【单交种配组原则单交种配组原则】 2、双交种（双交种（Double-cross hybrid） 【优点优点】种子繁殖数量经过种子繁殖数量经过2 次放大，生产成本低，次放大，生产成本低，F1适适 应性强。应性强。 【缺点缺点】株间一致性株间一致性/整齐性差整齐性差 园艺作物较少的采用园艺作物较少的采用（除（除 非以

18、种子为商品的园艺作物）非以种子为商品的园艺作物） 单交种单交种 A A自交系 自交系 B B自交系 自交系 C C自交系 自交系 D D自交系 自交系 单交种单交种 双交种双交种 3、三交种（、三交种（Three-way-cross hybrid） 【缺点缺点】整齐度整齐度 【目的目的】降低杂种杂子生降低杂种杂子生 产成本产成本 F1 A A自交系 自交系 B B自交系 自交系 C C自交系 自交系 三交种三交种 4、多系杂交种（多系杂交种（综合品种综合品种） 遗传基础复杂，适应性强遗传基础复杂，适应性强 ，制种简单，制种简单 一致性差，不同年份间一致性差，不同年份间F F1 1 差异大。差异

19、大。 B自交系 C自交系 E自交系 A自交系 D自交系 自由混合授粉自由混合授粉 隔离区 1 1、 F F1 1实际的增产效果（经济价值）实际的增产效果（经济价值） 【F F1 1实际增产效果在不同杂交组合是不同的实际增产效果在不同杂交组合是不同的】 2 2、生产杂种种子的成本、生产杂种种子的成本 【去雄和授粉所需劳力去雄和授粉所需劳力】 第三节第三节 杂交种子的生产杂交种子的生产 影响一代杂种利用价值的因素影响一代杂种利用价值的因素 35 杂交种子的常用生产方法 利用雄性不育系制种法利用雄性不育系制种法 利用自交不亲和系制种法利用自交不亲和系制种法 人工去雄制种法人工去雄制种法 利用化学去雄

20、剂制种法利用化学去雄剂制种法 利用苗期标记性状制种法利用苗期标记性状制种法 异花授粉 36 一、人工去雄制种法 雌雄异株雌雄异株 雌株：雄株雌株：雄株 = 1:3 4 母本：去雄/2-3天，连续2-3周 母本繁殖区母本繁殖区 雌株：雌株： F1种子种子 雄株：父本种子雄株：父本种子母本种子母本种子 制种区制种区 母本的雄花全部摘除。 父本雄蕊：前一天下午雄花扎夹，勿其 开裂，第二天进行授粉。 37 雌雄同株雌雄同株 异花授粉植物异花授粉植物 将父母本按将父母本按1:101:10的行比种植在的行比种植在 隔离区内；母本上所收的种子隔离区内；母本上所收的种子 即为即为F F1 1种子；父本上收的种

21、子为种子；父本上收的种子为 父本种子；母本种子需在另一父本种子；母本种子需在另一 隔离区内繁殖。隔离区内繁殖。 雌花雌花 雄花雄花 人工去掉雄蕊（完全花）人工去掉雄蕊（完全花） 对于花器较大，授粉一朵花，所结种子数比较多的对于花器较大，授粉一朵花，所结种子数比较多的 茄科、葫芦科园艺作物茄科、葫芦科园艺作物, 人工去雄完全可以采用。人工去雄完全可以采用。 38 完全花的异花授粉作物完全花的异花授粉作物 39 洋葱、胡萝卜及十字花科的各种蔬菜，它们杂交优势虽然显著，洋葱、胡萝卜及十字花科的各种蔬菜，它们杂交优势虽然显著， 但因雌雄同花、花器小、人工杂交去雄困难，每杂交一朵花只但因雌雄同花、花器小

22、、人工杂交去雄困难，每杂交一朵花只 能得到一、二十粒或几粒种子，制种成本高。能得到一、二十粒或几粒种子，制种成本高。 40 二、利用苗期标记性状制种法利用苗期标记性状制种法 1 1、【苗期标志性状苗期标志性状】在苗期用来在苗期用来区别真假杂种且呈隐性遗区别真假杂种且呈隐性遗 传的植物学性状传的植物学性状称为苗期标志性状。称为苗期标志性状。 2 2、苗期标志性状应具备三个条件：、苗期标志性状应具备三个条件： 该性状隐性，属质量性状能稳定遗传；该性状隐性，属质量性状能稳定遗传； 该性状在该性状在杂种杂种/ /母本苗期母本苗期出现出现( (定苗前出现定苗前出现) )； 该性状极易目测辨认。该性状极易

23、目测辨认。 玫瑰的扁刺玫瑰的扁刺【隐性隐性】 蔷薇的弯钩刺蔷薇的弯钩刺【显性显性】 粗细不匀，多而直粗细不匀，多而直 粗而下弯粗而下弯 母母 本本 父父 本本 若杂交幼苗出现扁刺，则为假杂种若杂交幼苗出现扁刺，则为假杂种（实为母本自交后代）（实为母本自交后代） 问题问题1：杂交幼苗应该显示什么性状？：杂交幼苗应该显示什么性状？ 问题问题2：若出现扁刺，属于什么状况？：若出现扁刺，属于什么状况？ 制种方法：在杂种苗期识别假杂种，并拔除！本制种方法：在杂种苗期识别假杂种，并拔除！本 法适用于隐性性状纯合时可目测辨认的情况。法适用于隐性性状纯合时可目测辨认的情况。 母母 本本 繁繁 殖殖 圃圃 父父

24、 本本 繁繁 殖殖 圃圃 F1种子种子 F1制种田：在制种区内，父母本按制种田：在制种区内，父母本按1：23的行比种植，任其自由授的行比种植，任其自由授 粉。在母本上所收获的种子为杂种一代种子。种植粉。在母本上所收获的种子为杂种一代种子。种植F1时，在苗床中将时，在苗床中将 具有母本隐性性状的假杂种拔除。具有母本隐性性状的假杂种拔除。 杂种杂种 生产田生产田 42 三、化学杀雄 【原理】雌蕊比雄蕊有较强的抗逆性和抗药性，利用适 当的药剂浓度和药量抑杀雄蕊而雌蕊无害。 【化学杀雄剂】二氯丙酸、乙烯利、稻脚青、青鲜素 四、利用自交不亲合性生产杂种种子 在生产杂种种子时，用自交不亲和系作母本，以另一

25、在生产杂种种子时，用自交不亲和系作母本，以另一 个自交亲和的品种或品系作父本，就可以省去人工去个自交亲和的品种或品系作父本，就可以省去人工去 雄的麻烦。雄的麻烦。 一个优良的自交不亲和系应具备的条件：具有高度的自交不亲一个优良的自交不亲和系应具备的条件：具有高度的自交不亲 和性，而且遗传性相当稳定，不因世代环境、株龄、花龄等因素和性，而且遗传性相当稳定，不因世代环境、株龄、花龄等因素 而变动；蕾期授粉结实率高，以降低生产自交不亲和系原种的成而变动；蕾期授粉结实率高，以降低生产自交不亲和系原种的成 本；整齐度高，并具有良好的经济性状和配合力。本；整齐度高，并具有良好的经济性状和配合力。 在两性花

26、植物中，利用可遗传的雄性器官已经退化成在两性花植物中，利用可遗传的雄性器官已经退化成 丧功能的纯系母本，在隔离区内与相应父本按一定比例间丧功能的纯系母本，在隔离区内与相应父本按一定比例间 隔种植。在不育系上采收杂种种子。目前，花卉中存在雄隔种植。在不育系上采收杂种种子。目前，花卉中存在雄 性不育的植物有百日草、矮牵牛、金鱼草等。性不育的植物有百日草、矮牵牛、金鱼草等。 杂种优势制种的一般程序杂种优势制种的一般程序 选育优良自交系选育优良自交系 自交系间配合力测定自交系间配合力测定 品种比较试验和区域试验品种比较试验和区域试验 杂种种子的生产杂种种子的生产 自交系间配组方式的确定自交系间配组方式

27、的确定 杂交育种总结 杂交育种杂交育种远缘杂交远缘杂交杂种优势利用杂种优势利用 交配单位交配单位 品种间品种间 栽培类型间栽培类型间 种以上单位种以上单位 地理远缘地理远缘 品种间品种间 育种程序育种程序 亲代杂交，亲代杂交，F1F1代繁殖，代繁殖，F2F2代代 选择选择 亲本中选择，利用亲本中选择，利用 杂交子代。杂交子代。 先杂交，后纯化。先杂交，后纯化。先纯化、后杂交。先纯化、后杂交。 共同特点共同特点 技术上均为杂交育种。技术上均为杂交育种。 在遗传上为重组育种。在遗传上为重组育种。 复习题 简述杂种优势的概念；简述杂种优势的概念； 配合力的概念；配合力的概念； 杂种优势制种的技术环节

28、；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。试比较各种重组育种技术的异同点。 六六 雄性不育性在杂种优势利用中的应用雄性不育性在杂种优势利用中的应用 1 1 核质互作型雄性不育性的遗传和应用核质互作型雄性不育性的遗传和应用 MSMS F MSMS MSms MSmsmsms msms S FF SS 可可 育育 可可 育育 可可 育育 可可 育育 可可 育育 不不 育育 能恢复不育系的雄性繁殖能力的品种或自交系。能恢复不育系的雄性繁殖能力的品种或自交系。 繁殖田繁殖田 不育系不育系 S(msms) 保持系保持系 F(msms) 保持系保持系 F(msms) 不育系不育系 S(msms) 不育系不育系 S