第二组第八章优势杂交育种

1、第一节第一节杂种优势的概念和利用概况杂种优势的概念和利用概况郑静李淑平张文彪李雄第一节第一节 杂种优势的概念和利用概况杂种优势的概念和利用概况（一）杂种优势的概念（一）杂种优势的概念1.概念杂种优势是生物界的一种普遍现象，指两个遗传组成不同的生物体杂交所产生的杂交种，在生长势、抗逆性、适应性和产量等方面超过其双亲的现象。2.杂种优势的度量标准有以下几种：（1）超中优势,又称中亲值优势。是以中亲值（某一性状的双亲平均值的平均）作为尺度衡量F1平均值与中亲值之差的方法。（2）超亲优势 又称高亲值优势。是用双亲中较优良的一个亲本的平均值作为尺度，衡量F1平均值与高亲平均值之差的方法。（3）超标优势;

2、是以标准品种的平均值（CK）作为尺度，衡量F1与标准品种之差的方法。（4）离中优势;又叫平均显性度，是以双亲平均数之差的一半作为尺度衡量F1优势的方法，是以遗传效应来度量杂种优势。（二）杂种优势的遗传机制（二）杂种优势的遗传机制1.显性假说 显性假说认为杂种优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间显性效应的累加作用。其论点建立的基础是认为显性基因对生长发育有利，隐性基因对生长发育不利。2.超显性假说 超显性假说认为等位基因之间有超过显隐关系的互作效应。某一基因位点Aa的效应值可能大于AA的效应值，超显性假说还认为非等位基因之间也存在超过累加作用的互作效应。（三）优势杂交育种与常规杂交育种的

3、比较三）优势杂交育种与常规杂交育种的比较 1.相同点 优势育种与常规杂交育种首先收集种质资源，选择与选配亲本进行杂交，并经过品种试验验证品种的增产潜力、稳定性、适应性和特异性，报请品种管理部门审定、认定或登记。2.不同点（1）利用的基因效应（2）育种程序（3）种子繁殖（四）杂种优势的预测和固定（四）杂种优势的预测和固定1.杂种优势的预测方法（1）酵母测定法（2）线粒体互补法（3）同工酶分析法（4）分子生物学方法2.杂种优势的固定（1）无性繁殖法 杂交品种进行无性繁殖，可以不改变播种材料的杂合基因，从而固定杂种优势。（2）无融合生殖法 通过选择可能提高生殖率（3）人工种子 有和亲本相同的基因型，

4、种植群体能保持亲本的杂种优势和个体间整齐一致。第二节第二节 杂交种选育程序杂交种选育程序一、自交系的选育一、自交系的选育1 1、概念、概念 自交系是由一个单株经过连续数代自交自交系是由一个单株经过连续数代自交和严格选择而和严格选择而 产生的性状整齐一致、基因型产生的性状整齐一致、基因型纯合、遗传稳定的自交后代系统。纯合、遗传稳定的自交后代系统。 2 2、选育自交系的一般方法、选育自交系的一般方法 1 1）系谱选择法）系谱选择法 2 2）轮回选择法）轮回选择法（一）系谱选择法（一）系谱选择法 选择优良的育种材料选择优良的育种材料 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

5、5-105-10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50-10050-100株株 逐代自交选择淘汰逐代自交选择淘汰 （二）轮回选择法（二）轮回选择法 自交和测交自交和测交 测交种比较和自交种贮存测交种比较和自交种贮存 组配杂交种组配杂交种二、配合力的测定二、配合力的测定1 1、配合力的概念、配合力的概念 指作为亲本杂交后指作为亲本杂交后F1F1表现优良与否的能力表现优良与否的能力一般配合力（一般配合力（gcagca 指一个自交系在一系列杂交组合中的平均指一个自交系在一系列杂交组合中的平均表现表现特殊配合力（特殊配合力（sca)sca)。 指某特定组合某性状

6、的观测值与双亲的指某特定组合某性状的观测值与双亲的gcagca所预测的值之差。所预测的值之差。用通式表示为：用通式表示为：Sij = Xij - u- gi -gjSij = Xij - u- gi -gjSijSij表示第表示第i i个亲本与第个亲本与第j j个亲本的杂交组个亲本的杂交组合的合的scasca效应；效应；Xij Xij 表示第表示第i i个亲本与第个亲本与第j j个亲本的杂交组合个亲本的杂交组合F1F1的某一性状的测值；的某一性状的测值；u u表示群体的总平均；表示群体的总平均；gigi（gjgj）表示第）表示第i i（j)j)个亲本的个亲本的gcagca。2 2、配合力分析的

7、意义、配合力分析的意义gcagca高高scasca低低 常规杂交育种常规杂交育种gcagca和和scasca均高均高 常规杂交育种常规杂交育种 优势杂优势杂交育种交育种gcagca低低scasca高高 优势杂交育种优势杂交育种gcagca和和scasca均低均低 淘汰淘汰3 3、配合力分析方法、配合力分析方法粗略分析粗略分析精确分析精确分析 (1 (1）完全双列杂交法）完全双列杂交法 特点：参试材料都要作父、母本参与杂交。特点：参试材料都要作父、母本参与杂交。(2)(2)不完全双列杂交法不完全双列杂交法 特点：把参试材料分成两部分，一部分作父本，特点：把参试材料分成两部分，一部分作父本，另一部

8、分作母本参与杂交，用雄性不育材料配租测另一部分作母本参与杂交，用雄性不育材料配租测定配合力时，可以采用这种方法。定配合力时，可以采用这种方法。具体方法如下：具体方法如下： 进行一般方差分析进行一般方差分析 配合力方差分析配合力方差分析配合力效应值的计算配合力效应值的计算配合力效应值差异性的分析配合力效应值差异性的分析三、配组方式的确定三、配组方式的确定(1(1）单交种：）单交种：2 2个亲本杂交配成的杂种一代个亲本杂交配成的杂种一代优点：配成的杂交种基因型杂合程度高，群体优点：配成的杂交种基因型杂合程度高，群体类株间的一致性强。类株间的一致性强。缺点：种子产量低，生产成本高缺点：种子产量低，生

9、产成本高（2 2）双交种：）双交种：4 4个亲本先两两配成个亲本先两两配成2 2个单交种，再用个单交种，再用2 2个单交种配成杂交种品种。个单交种配成杂交种品种。优点：制种产量高，降低生产成本优点：制种产量高，降低生产成本缺点：杂种的增产率和一致性不如单交种；制种程序缺点：杂种的增产率和一致性不如单交种；制种程序复杂。复杂。（3 3）三交种：先用）三交种：先用2 2个亲本配成单交种，再用另一个个亲本配成单交种，再用另一个亲本与单交种配成杂交种品种。亲本与单交种配成杂交种品种。优点：结实力高，有效降低种子生产成本优点：结实力高，有效降低种子生产成本缺点：杂种的增产率和一致性较差；制种程序复杂。缺

10、点：杂种的增产率和一致性较差；制种程序复杂。（4)4)综合品种：将多个配合力高的异花授粉作物亲本综合品种：将多个配合力高的异花授粉作物亲本在隔离区内混合种植，任其自由传粉所得到的品种。在隔离区内混合种植，任其自由传粉所得到的品种。优点：适应性强优点：适应性强缺点：整齐度差，在生产中表现可能不太稳定。缺点：整齐度差，在生产中表现可能不太稳定。第三节第三节杂种种子生产杂种种子生产第三节第三节 杂种种子生产杂种种子生产（一）天然异花授粉习性的利用 异花授粉植物的天然异交率在50%以上，有些品种异交率达到90%以上。利用这类作物的天然异花授粉习性，将杂交双亲种植在一个隔离区内，任其自然传粉配制杂交种。

11、优点：杂交制种成本低，容易配组.缺点：天然异交率在基因型间往往有较大差异，受虫源和气候等条件的影响，杂交种纯度难以保证标记性状应具备两个条件（1）苗期表现明显差异，容易目测识别。（2）性状遗传稳定。（二）人工去雄制种法（二）人工去雄制种法人工去除雄蕊、雄花或雄株，然后与父本杂交。（1）对于雌雄同花作物来说是去除雄蕊配制杂交种（2）对于雌雄异花作物来说是去除雄花（3）对于雌雄异株作物来说，是拔除雄株问题人工去雄制种法适用于花器官较大、单花接籽多的作物如：番茄、茄子、辣椒、矮牵牛、三色堇人工去雄制种法的具体操作依植物种类而异。（三）化学去雄制种法（三）化学去雄制种法利用化学杀雄剂处理杂交母本，然后

12、进行杂交授粉。化学杀雄剂具备的条件：（1）能杀死雄蕊，使花粉败育，但是不影响雌蕊发育（2）杀雄效果稳定（3）对人、畜无害（四）利用雌株系制种法（四）利用雌株系制种法 雌雄同株或异株的单性花植物，具有雌性株（或纯雌株）突变，通过一定的选育程序，可以获得稳定的雌株系。利用雌株系作母本配制杂交种，可以免去去雄操作，从而降低杂交种制种成本。（五）利用迟配系制种法（五）利用迟配系制种法 自交迟配，又叫自交受精缓慢，是指同种基因型花粉管在花柱中的伸长速度比异基因型花粉管在花柱中的伸长速度慢的现象。经过一定的选育程序，可以育成杂交迟配系统，简称迟配系。 优点：制种种成本低，亲本繁殖容易。（六）利用自交不亲和

13、系制种法（六）利用自交不亲和系制种法 自交不亲和性：两性花植物雌雄配子都有正常受精能力，不同基因型植株之间授粉能正常结籽，但是，花期自交不结籽或结籽率极低的现象。经过连续自交选育，可以育成稳定遗传的自交不亲和系。自交不亲和系花期自交不结籽，同系株间相互授粉也不亲和。（七）利用雄性不育系制种法（七）利用雄性不育系制种法 雄性不育：指两性花植物，雄性器官发生退化或丧失功能的现象。 用雄性不育系作为母本、可育品系作父本配组杂交，可以简化制作程序，降低制种成本。对于异花授粉作物来说，可以在隔离区内任其自然传粉授粉，对于自花授粉作物来说，需进行人工辅助授粉。 优点：制作成本低，效果稳定，杂交率高 缺点：

14、稳定遗传的雄性不育系选育困难第四节第四节 自交不亲和系的选育自交不亲和系的选育第四节第四节 自交不亲和系的选育自交不亲和系的选育（一）配子体型自交不亲和 配子体型自交不亲和的亲和与否取决于花粉本身所带的S基因是否与雌蕊所带的S基因相同。亲和关系类型有:（1）完全不亲和（2）部分亲和（3）完全亲和（二）孢子体型自交不亲和（二）孢子体型自交不亲和孢子体型自交不亲和的亲和与否取决于产生花粉的父本营养体而非花粉本身是否具有与雌蕊相同的S基因遗传特点：1.常有正反交的亲和性差异2.不亲和基因的纯合体是群体的正常组成3.子代可能与亲本双方或一方不亲和4.一个自交亲和或弱不亲和的后代可能出现自交不亲和株5.

15、一个自交不亲和株的后代会出现自交亲和株6.在一个不亲和群体内可能包含两种不同基因型的个体（三）自交不亲和系的选育方法（三）自交不亲和系的选育方法优良自交不亲和系应具备的条件：1.具有高度的杂交及花期系内株间交配的不亲和性，表现稳定2.蕾期自交和系内株间交配有较高的亲和性3.自交多代后生活力无明显衰退4.具有整齐一致的良好的经济性状5.与其他自交不亲和系或自交系有较强的配合力6.胚珠和花粉有正常的生活力（四）自交不亲和系的选育（四）自交不亲和系的选育 亲和指数=结籽数/授粉花数 亲和指数=花期自交平均每花结籽数/花期混合花粉异交平均每花结籽数常用方法：（1）全组混合授粉法（2）轮配法（3）隔 离

16、区内自然授粉法（五）自交不亲和系的繁殖（五）自交不亲和系的繁殖1.蕾期授粉2.盐水处理3.提高CO2浓度4.无性繁殖第五节第五节雄性不育系的选育和雄性不育系的选育和利用利用一、雄性不育的遗传类型一、雄性不育的遗传类型植物雄性不育的遗传类型有两种，即细胞质雄性不育（CMS）和核基因雄性不育（GMS）。根据雄性不育的稳定性又可分为稳定不育型（SMS）和环境敏感不育型（ESMS）两种。（一）细胞质雄性不育（一）细胞质雄性不育雄性不育性由细胞质基因和细胞核基因互作控制。当胞质不育基因（S）存在时，核内必须有相应的一对（或多对）隐性基因，个体才能表现不育。当细胞质基因是正常可育N时，无论核基因是msms

17、还是Ms_，个体均表现为可育。S(msms)S(msms)S(msms)不育S(msms)N(MsMs)S(Msms)可育S(msms)S(MsMs) S(Msms)可育N(Msms)S(msms)S(Msms) +S(msms)可育：不育=1:1S(Msms)S(msms)S(Msms) +S(msms)可育：不育=1:1上述交配所获的群体，S(msms)为雄性不育系，N(msms)，N(MsMs)和S(MsMs)为恢复系。不育株与可育株的交配结果如下：细胞质雄性不育又可分为：1.1.孢子体不育孢子体不育 花粉育性决定于孢子体（植物）基因型。基因型为S(Msms)可育株，自交后代表现株间分离

18、。2.2.配子体不育配子体不育 花粉育性决定于雄配子（花粉）基因型。基因型为S(Msms)可育株，自交后代有一半的植株的花粉是半不育的，表现为穗上分离。（二）核基因雄性不育（二）核基因雄性不育3.3.核基因互作假说核基因互作假说不育性由两对核基因控制，显性不育基因Ms对可育基因ms为完全显性，显性抑制基因I对非抑制基因i为完全显性,I可抑制显性不育基因Ms的表达。不育株基因型不育株基因型:MsMsii Msmsii:MsMsii Msmsii可育株基因型：可育株基因型：MsMsII MsMsIi MsmsII MsMsII MsMsIi MsmsII MsmsIi msmsII msmsIi

19、msmsiiMsmsIi msmsII msmsIi msmsii4.4.复等位基因雄性不育复等位基因雄性不育控制育性的位点上有Msf、Ms和ms三个复等位基因，MsMsf f为显性恢复基因，MsMs为显性不育基因，msms为隐性可育基因。三者之间的显隐关系为Msf Msms。不育株：MsMs和Msms两种基因型可育株： Msf Msf 、 Msf Ms、 Msf ms和msms四种（三）环境敏感型雄性不育（三）环境敏感型雄性不育环境敏感型雄性不育是指不育性变大主要受环境条件影响的一种不育类型。其主要特点是在较低温度下花粉发育正常，高温条件下花粉败育。二、雄性不育系的选育二、雄性不育系的选育2

20、.2.人工合成保持系人工合成保持系细胞质雄性不育株的基因型为S(msms)，可育株的基因型有5种:S(MsMs),S(Msms),N(MsMs), N(Msms)和N(msms)。（二）核基因雄性不育系的选育（二）核基因雄性不育系的选育 1.核不育复等位基因的来源核不育复等位基因中的显性恢复基因“Msf”和隐性可育基因“ms”广泛存在于大白菜可育品系中，显性不育基“Ms”如果可以找到，就可以参照其遗传模式。筛选甲型“两用系”及临时保持系，选育雄性不育系。2.2.核不育复等位基因的转育核不育复等位基因的转育（1）合成转育利用等位点的甲型“两用系”和乙型“两用系”可以合成新的不育系：一般可育品系的合成转育一般可育品系的合成转育向未知基因型的可育品系中转育核不育复等位基因，应首先利用已知基因型材料测验该可育品系的基因型，按照基因互补的原则选用不育源并按遗传模式进行转育。下面以基因型为下面以基因型为MsMsf f Ms Msf f的可育品系为例，介的可育品系为例，介绍核基因雄性不育系转育方法。绍核基因雄性不育系转育方法。（2 2）定向转育）定向转育按照合成转育模式可以实现不育基因的转育，获得不育度和不育株率均为100的核基因不育系。但是，利用这种方法转育成的不育系配制杂交种时，往往存在着杂种整齐度差的问题，主要原因是按照合成转育