杂种优势及其利用PPT课件

1、1杂种优势自交衰退一、概念一、概念杂杂交交自自交交第1页/共57页杂种第杂种第1代的优势表现：代的优势表现： 根系发达，长势旺盛 抗逆性强，适应性广 经济性状好，产量高 品质优良，经济价值高2第2页/共57页3二、overoveroverover第3页/共57页1 达尔文达尔文经过近经过近1010年研年研究（究（1866 -18761866 -1876年），年），发现发现异交有益，自交有异交有益，自交有害，并认为杂种优势的害，并认为杂种优势的产生是产生是不同遗传成分的不同遗传成分的有机体杂交有机体杂交后的结果后的结果4第4页/共57页A b aB显性假说显性假说 A b a B A b a B

2、 1 1）显性假说）显性假说 显性假说由显性假说由BruceBruce（19101910）提出，基本观点如下：提出，基本观点如下：有利的显性基本抑制隐性的有利的显性基本抑制隐性的不利作用，通过基因间的互不利作用，通过基因间的互补，杂交种就能发挥出超过补，杂交种就能发挥出超过亲本的强大生长势。亲本的强大生长势。5第5页/共57页 b1a1a2b2超显性假说超显性假说 a1 b1 a2 b 2 a1 b 1 a2 b 2基因型杂合位点的贡献要大于基因型纯基因型杂合位点的贡献要大于基因型纯合位点基因的贡献，即合位点基因的贡献，即A1A2A1A1A1A2A1A1或或A2A2A2A2，也称为等位基因异质

3、结合假说。也称为等位基因异质结合假说。超显性假说超显性假说的不足之处的不足之处：排除了客观存在的等位基因显隐性关排除了客观存在的等位基因显隐性关系。系。2 2）超显性假说）超显性假说 6第6页/共57页 b1a1a2b2 a1 b1 a2 b 2 a1 b 1 a2 b 2等位基因之间及不同等位基因之间及不同等位基因之间的相互等位基因之间的相互作用，导致杂种优势作用，导致杂种优势3 3）上位性假说）上位性假说 7第7页/共57页 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 1 Q 2 Q 3 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 72 2 数量性状位点及其互作方式为显性假说数量性状位点及

4、其互作方式为显性假说和超显性假说提供了证据和超显性假说提供了证据19921992年，年，stuberstuber报报道道超显性超显性是玉米杂是玉米杂种优势的遗传基础种优势的遗传基础19951995年，年，xiaoxiao报道报道显性显性是是水稻杂种优势的遗传基础水稻杂种优势的遗传基础19971997年，年，YuYu报道报道上位性上位性是是水稻杂种优势的遗传基础水稻杂种优势的遗传基础8第8页/共57页代谢调控3、杂种优势的分子机理、杂种优势的分子机理9第9页/共57页相同点相异点基本原理和采用的手段相同10第10页/共57页一个个体的遗传组成所固有的遗传信息，它所含的基因位点数是一定的，能稳定地

5、传递给后代。也就是说各位点的基因各自所控制的遗传效应是相对独立地传递到下一代中的，在后代中它们表现为简单的相加关系。AabBccABcAbcaBcabc即无论是A、a、B还是b，它们传递到下一代基本不会改变，A还是A，无论亲本间发生杂交与否，它本身所含的遗传信息不变。所有这些效应的积加构成加性效应。亲本携带的优良基因多，它与其它个体配组产生的优良性状也就多，表现为一般配合力好。11第11页/共57页aabBCcAAbbccaabBcc 。 在各个不同的亲本个体中下述三种遗传效应在各种基因间发生或说出现的几率是不定的，也就是说三者出现的机会不等，从而各亲本杂交所产生的后代在最终的性状表达上各不相

6、同，即产生的优势不同，表现为各自配组的特殊配合力不同。同加性效应一起产生杂种优势 虽然各个亲本所携带的遗传信息能稳定传递到后代，它们在各自的位点上出现的机会不同，或者它们之间的关系表现的机会不同。AaBBcc12第12页/共57页13三、杂种优势利用概况三、杂种优势利用概况 G.H.Shull(1914)G.H.Shull(1914)首次提出杂种优势术语；首次提出杂种优势术语； H Pearson(1932)H Pearson(1932)首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一代；一代； D.F.Jones(1943)D.F.Jones(1943)利用细胞质雄

7、性不育系生产洋葱杂种一代；利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代；第13页/共57页日本：番茄、白菜、甘蓝杂交种品种的种植面积占同类作物栽培面积的90以上，黄瓜为100。美国：胡萝卜、洋葱、黄瓜杂种一代占85左右，菠菜为100。春夏王大棚大根(一代交配)东亚密刺（1）改良牛角椒（F1）14第14页/共57页 香石竹香石竹花卉杂种优势育种的成就花卉杂种优势育种的成就15第15页/共57页中国杂种优势的利用 从50年代开始研究园艺植物杂种优势的利用； 70年代以来甘蓝、白菜、番茄、茄子、辣椒、黄瓜、西瓜、甜瓜等的杂交种品种已大面积应用于生产； 据不完全统计，已育成 20 种园艺植物的杂交种品种400

8、 余个。红丁萝卜（F1）旭红（F1）小青翠油菜（F1）16第16页/共57页东方王子（F1）东方明珠（F1）紫云（F1）17第17页/共57页18四、杂种优势表现的特点四、杂种优势表现的特点 杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同而呈现复杂多样性。同而呈现复杂多样性。 从基因型看，自交系之间的杂种优势往往强于自由授从基因型看，自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉品种间的杂种优势；不同自交系组合间的杂种优势，粉品种间的杂种优势；不同自交系组合间的杂种优势，也有很大差异。也有很大差异。 从性状看也是不一致的，在一些综合性状上往往表现从性状看也

9、是不一致的，在一些综合性状上往往表现为较强的杂种优势，而在一些单一性状上个别组合的为较强的杂种优势，而在一些单一性状上个别组合的果重还存在负向优势。果重还存在负向优势。（一）复杂性（一）复杂性第18页/共57页19（二）杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切（二）杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切 一般来说，当亲本自然杂交亲和前提下，亲本间的亲缘一般来说，当亲本自然杂交亲和前提下，亲本间的亲缘关系、生态类型、地理距离及性状上关系、生态类型、地理距离及性状上差异大且性状具有差异大且性状具有互补性互补性时，其时，其F F1 1优势往往较强。优势往往较强。第19页/共57页20（三）（三

10、）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 F F1 1群体间基因型的高度杂合及表现型的整齐一致性群体间基因型的高度杂合及表现型的整齐一致性是构成强杂种优势的基本条件。是构成强杂种优势的基本条件。 F F2 2及以后世代的基因分离重组则破坏了这个基本条及以后世代的基因分离重组则破坏了这个基本条件。基因的分离也导致了表现型的不一致。件。基因的分离也导致了表现型的不一致。第20页/共57页21五、杂种优势的利用原则五、杂种优势的利用原则要选择优良的杂交组合（杂交种）；要选择优良的杂交组合（杂交种）；要采用严格而规范的杂交制种技术；要采用严格而规范的杂交制种技术；要提高和保持亲本

11、纯度和种性。要提高和保持亲本纯度和种性。 杂交制种：农业生产上，利用杂种优势年年配制杂交杂交制种：农业生产上，利用杂种优势年年配制杂交1代代种子供生产上应用的过程，称为杂交制种，简称制种。种子供生产上应用的过程，称为杂交制种，简称制种。制种应注意以下原则：制种应注意以下原则：第21页/共57页22利用化学去雄剂的制种法利用化学去雄剂的制种法人工去雄法制种人工去雄法制种六、六、杂交种子的生产杂交种子的生产利用苗期标记性状的的制种法利用苗期标记性状的的制种法利用自交不亲和系制种利用自交不亲和系制种利用雄性不育系制种利用雄性不育系制种第22页/共57页1 1、人工去雄制种、人工去雄制种 把母本行的雄

12、株拔掉（雌雄异株） 把母株上的雄花去掉（雌雄同株异花） 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茄科、葫芦科园艺作物, 人工去雄完全可以采用。23第23页/共57页24第24页/共57页2 2、化学去雄剂的制种法化学去雄剂的制种法25第25页/共57页它是不经人工去雄, 选用某种化学药剂, 在植株生长发育的一定时期喷洒于母本, 直接杀伤或抑制雄性器官, 造成生理不育, 以达到去雄的目的26第26页/共57页化学杀雄剂：二氯乙酸、二氯丙酸（达拉朋）、三氯丙酸、三磺苯甲酸（TIBA）、乙烯利、顺丁烯二酸联胺（MH）、2，4-D、核酸钠、萘乙酸（NAA）、矮壮素等具有一定

13、的杀雄效果。27第27页/共57页所谓适宜的施用时期，是指能诱导最大的雄性不育度，而对雌蕊育性无影响或影响甚小，并不产生或极少产生其他不良效应的施用时期。选择适合的去雄剂；选择适宜的时期；选择浓度和剂量。28第28页/共57页3、利用苗期标记性状制种、利用苗期标记性状制种苗期标记性状苗期标记性状在幼苗期用来区别真假杂种的隐性性状1、稳定遗传的隐性质量性状2、必须在苗期出现3、极易目测辨认母本具有苗期隐性性状，父本具有相对应的显性性状。29第29页/共57页30 选用具有苗期隐性性状的品系作母本（如番茄的选用具有苗期隐性性状的品系作母本（如番茄的薯叶、大白菜的无毛等）与具有显性性状的父本薯叶、大

14、白菜的无毛等）与具有显性性状的父本进行进行不去雄不去雄的人工杂交或自然杂交，在杂种幼苗的人工杂交或自然杂交，在杂种幼苗中通过间苗淘汰那些表现隐性性状的假杂种。中通过间苗淘汰那些表现隐性性状的假杂种。第30页/共57页 例如大白菜有毛、无毛是一对质量性状，有毛是显性，无毛是隐性。 有毛纯合亲本与无毛纯合亲本F1全部有毛， 若用无毛系统作母本时，F1F1中有毛株是杂种，无毛株是假杂种，应予淘汰。31第31页/共57页母本繁殖圃父本繁殖圃F1种子 F1制种田：在制种区内，父母本按1：23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F1时，在苗床中将具有母本隐性性状的假杂种拔除。

15、生产田32第32页/共57页4、利用自交不亲和性制种、利用自交不亲和性制种指两性花植物，雌雄性器官，在不同基因型的株间授粉能正常结籽，但是结籽或结籽率的特性通过连续多代自交选择，可育成具有自交不亲和性特点，且能稳定遗传的自交系33第33页/共57页34二二) ) 利用自交不亲和的意义利用自交不亲和的意义 自交不亲和在十字花科作物中普遍存在。自交不亲和在十字花科作物中普遍存在。 利用自交不亲和系，可省去人工去雄操作用工，获得利用自交不亲和系，可省去人工去雄操作用工，获得高质量高质量F F1 1种子。同时，正确选育正反交一致的组合，种子。同时，正确选育正反交一致的组合，还可获得比采用雄性不育系更高

16、的还可获得比采用雄性不育系更高的F F1 1种子产量，降低种子产量，降低成本。成本。第34页/共57页35第35页/共57页36异型不亲和示意图异型不亲和示意图-二形花柱二形花柱第36页/共57页37异型不亲和示意图异型不亲和示意图-三形花柱三形花柱第37页/共57页38四）四） 将亲本隔行种植采种，花期放蜂及不将亲本隔行种植采种，花期放蜂及不良天气人工辅助授粉。种子混收或分收。良天气人工辅助授粉。种子混收或分收。第38页/共57页39父本繁殖区制 种 区：2-4：1蕾期自交留种蕾期自交留种其余株成熟后其余株成熟后去杂去劣混留去杂去劣混留严选去劣严选去劣优株套袋姊妹交优株套袋姊妹交花期杂交得花

17、期杂交得F1下年从从SI上收获杂种一代种子上收获杂种一代种子第39页/共57页40 优点：仅需一种自交不亲和系，父本选择范围广，易选优点：仅需一种自交不亲和系，父本选择范围广，易选出配合力高的组合。出配合力高的组合。 缺点：父本上收获的种子不能用于生产。缺点：父本上收获的种子不能用于生产。 每年至少需设两个隔离区：每年至少需设两个隔离区： 制种区制种区: : 花前花前2-42-4天，母本蕾期人工授粉、套袋，天，母本蕾期人工授粉、套袋，以繁殖自交不亲和系。以繁殖自交不亲和系。 父本繁殖区父本繁殖区: :典型单株间姊妹交、套袋，供下年繁殖典型单株间姊妹交、套袋，供下年繁殖父本用。其余单株种子，供下

18、年制种的父本用。父本用。其余单株种子，供下年制种的父本用。 第40页/共57页41注：共同的特点是父母本上都可收F1第41页/共57页42 优点：可同时从父、母本上收获种子。优点：可同时从父、母本上收获种子。 缺点：需同时选育两种不同基因型的自交不亲和系，使经缺点：需同时选育两种不同基因型的自交不亲和系，使经济性状的选择和配合力的组合受到很大限制。济性状的选择和配合力的组合受到很大限制。 隔离区设置隔离区设置 1 1个时，从父、母本上分别收获蕾期自交种子，供繁殖自个时，从父、母本上分别收获蕾期自交种子，供繁殖自交系用；交系用； 2 2个时，父本另设繁殖区；个时，父本另设繁殖区； 3 3个时，为

19、制种区、母本繁殖区、父本繁殖区。个时，为制种区、母本繁殖区、父本繁殖区。 第42页/共57页43两性花植物中，雄性器官表现退化、畸形或丧失功能的现象。两性花植物中，雄性器官表现退化、畸形或丧失功能的现象。对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性稳定的系统，该对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性稳定的系统，该系统即雄性不育系，简称不育系或系统即雄性不育系，简称不育系或A A系。系。5、利用雄性不育系制种、利用雄性不育系制种第43页/共57页44核不育型核不育型 (Genetic male sterility, GMS) 核质互作不育型核质互作不育型 (Cytoplasmic-genic

20、male sterility,CMS）细胞质不育型细胞质不育型 (cytoplasmic male sterility)第44页/共57页45省去了人工去雄省去了人工去雄提高杂种一代种子质量提高杂种一代种子质量为一些因花器小，人工去雄困难的十字为一些因花器小，人工去雄困难的十字花科、百合科、伞形科等园艺植物的杂花科、百合科、伞形科等园艺植物的杂种优势利用开辟了新途径种优势利用开辟了新途径第45页/共57页46 既能筛选到保持系，又能找到恢复系，可以实现既能筛选到保持系，又能找到恢复系，可以实现“三三系系”配套，是以果实或种子为产品的农作物较理想的配套，是以果实或种子为产品的农作物较理想的不育类

21、型。不育类型。 当蔬菜的产品器官是营养体时，无需筛选恢复系。当蔬菜的产品器官是营养体时，无需筛选恢复系。第46页/共57页471 1）概）概 念念 雄性不育系（简称不育系或雄性不育系（简称不育系或A A系）系） 指具有雄性不育的特性且能稳定遗传的纯合系统。指具有雄性不育的特性且能稳定遗传的纯合系统。 雄性不育保持系（简称保持系或雄性不育保持系（简称保持系或B B系）系） 用来给雄性不育系授粉，使每个后代植株继续保持着用来给雄性不育系授粉，使每个后代植株继续保持着雄性不育特性的纯合自交系。雄性不育特性的纯合自交系。 雄性不育恢复系（简称恢复系或雄性不育恢复系（简称恢复系或C C系）系） 用来给雄

22、性不育系授粉，使杂种一代品种群体中每个用来给雄性不育系授粉，使杂种一代品种群体中每个植株恢复雄性繁殖能力的纯合自交系。植株恢复雄性繁殖能力的纯合自交系。第47页/共57页482 2）CMSCMS系不育系和保持系的选育系不育系和保持系的选育A. 测交筛选保持系测交筛选保持系测交筛选保持系的程序测交筛选保持系的程序: : 在获得原始雄性不育株的品种群体或其他品种群体中，在获得原始雄性不育株的品种群体或其他品种群体中，选择若干经济性状良好的植株，分别作两种交配，一是选择若干经济性状良好的植株，分别作两种交配，一是测交测交，测定各个父本株，测定各个父本株对雄性不育性的保持能力，二是各个父本株对雄性不育

23、性的保持能力，二是各个父本株自交自交，繁殖后代。，繁殖后代。第48页/共57页49测交筛选保持系示意图测交筛选保持系示意图 父父 本本母本母本自交后代育性分离自交后代育性分离 父本株（父本株（S0代）代）原始不育株原始不育株 S (msms)N（msms）（1）（3）（2）N（MsMs）S（MsMs）1S（MsMs） 2S(Msms) 1S(msms) (1)S (msms)全是不育株（该全是不育株（该F1为雄性不育系。为雄性不育系。父本为保持系）。父本为保持系）。（3）1S (Msms) 1S (msms)育性分离织育性分离织(继继续筛选）续筛选）（2）S (Msms)全部是可育全部是可育株

24、 的 组 合株 的 组 合（淘汰）（淘汰）S1代群体代群体N（msms） N（MsMs）S（MsMs） (BC1代代) S (msms)不育系不育系N (msms)保持系保持系 S (Msms) 全可育全可育 N (MsMs)全可育全可育全可育全可育育性分离育性分离 S S1 1全可育全可育S (msms)N (msms)S (msms)N (MsMs)S (msms)N (Msms)N（Msms） S（Msms）选杂交育性分离的不育株与选杂交育性分离的不育株与自交后代全可育的可育株杂交自交后代全可育的可育株杂交自交后代全部可育，杂交后代不育，保持系自交后代全部可育，杂交后代不育，保持系自交和

25、杂交后代全部是可育株，自交和杂交后代全部是可育株，淘汰淘汰自交后代全部是可育株自交后代全部是可育株恢复系恢复系N（MsMs）、）、S（MsMs）第49页/共57页50B.人工合成保持系人工合成保持系 人工合成保持系人工合成保持系: : 采用人工杂交的方法，把不育株采用人工杂交的方法，把不育株S(msms)S(msms)的核基因转移到恢复系的核基因转移到恢复系N(MsMs)N(MsMs)的可育细胞质的可育细胞质中，即人工合成出保持系中，即人工合成出保持系N(msms)N(msms)。 第50页/共57页51S1代群体代群体N（MsMs）S（Msms）S (Msms)全可育父本株（父本株（S0代）代）原始不育株原始不育株 S (msms)N（MsMs） N（MsMs）S (Msms)N（MsMs）N(Msms）S（Msms） S（msms）1S(msms）2S( (Msms)1S( (MsMs) )S (msms)不育系不育系1S (Msms) 1S (msms)N(msms)保持系保持系 N(MsMs） 1N（msms）2N( (Msms)1N( (MsMs) ) 全可育全可育恢复系恢复系N（MsMs）S(msms)-N(MsMs)- N (msms)第51页/共57页52选经济性状好、配合力高的品种选经济性状好、配合力高的品种与不育系