作物制种技术路线

作物制种基础作物生产技术/教学资源库魏照信2014.04作物生产技术专业/教学资源库教学目标知识目标：

了解作物种子生产的基本方法（路线）能力目标：

认识不同农作物种子生产技术特点；熟悉种子生产路线。作物生产技术专业/教学资源库杂交制种技术路线雄性不育系选育与利用自交不亲和系选育与利用主要内容作物生产技术专业/教学资源库一、杂交制种技术路线1.技术路线含义：制种技术路线即制种方法，一般指杂交制种。2.制种配组与制种：配组着重于如何获得杂种优势，强调育种程序，

制种着重于如何利用杂种优势，强调生产应用。3.制种的基本要求杂交率高（90~100%）生产成本低，方法简单，易于生产应用。作物生产技术专业/教学资源库一、制种技术路线3.利用苗期标记性状制种法4.利用化学去雄剂制种法9.利用雄性不育系制种法10利用自交不亲和系制种法5.利用雌性系制种法6.利用雌株系制种法7.利用全雄株制种法1.简易制种法2.人工去雄制种法8.利用迟配系制种法作物生产技术专业/教学资源库（一）

简易制种法异花授粉作物2个或2个以上自交系置于一个隔离区内，自由受粉获得杂交种的途径。简易制种杂交制种父本繁殖母本繁殖涵义花器小，人工去雄困难，杂种优势强制种区隔离区Ⅰ父本母本父本繁殖区隔离区Ⅱ母本繁殖区隔离区Ⅲ自由授粉作物生产技术专业/教学资源库（二）人工去雄杂交制种含义人工去掉母本雄蕊、雄花、雄株，然后利用父本自然授粉（异授粉花作物）或人工辅助授粉（自花授粉作物），从母本上收获杂交种的制种途径。适应范围适用范围：对花器大，去雄容易，种子繁殖系数大，每亩种植株数少的园艺植物。只要杂种优势所产生的增产效益远大于制种所增加的人工去雄费用，都可采用此法。作物生产技术专业/教学资源库（三）苗期标记性状制种含义利用双亲和F1杂种在苗期的某些植物学性状的差异，对杂交后代较准确地鉴别出杂种苗和亲本苗的制种方法。适应范围苗期标记性状应该是稳定遗传的质量性状，容易目测区别。在制种区，母本应具有苗期隐性性状，父本具有相对应的显性性状。绿茎番茄♀aa

紫茎番茄♂×AAF1紫茎番茄Aa作物生产技术专业/教学资源库含义利用化学去雄剂，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,造成雄性不育,的制种方法。适应范围水稻、小麦、油菜、黄瓜、西瓜、菠菜等作物应用母本应具有苗期隐性性状，父本具有相对应的显性性状。杀雄剂CHA有：乙烯利、二氯异丁酸钠（FW450）、马来酰肼（MH）、甲基砷酸锌（杀雄一号）、达拉朋（三氯丙酸）、二氯乙酸、核酸钠、萘乙酸、矮壮素等。（四）

化学去雄制种法作物生产技术专业/教学资源库（四）

化学去雄制种法杀雄不彻底负效应大成本高亲本选择广易配组合筛选高效、便宜无残毒的CHA化学去雄特点

选择适合的去雄剂；选择适宜的用药时期；选择浓度和剂量。制种注意事项：作物生产技术专业/教学资源库含义雌性系(Femaleflowerline)是指雌雄同株异花的作物，全部为纯雌株的纯雌系和全部或大部分为强雌株，少部分为纯雌株的强雌株系。制种方法在隔离区内，父、母本行比为1∶3～6，开花期摘除母本出现的少量雄花，任其自由授粉，在雌性系上收获F1代杂种，在父本行收获父本种子或另设父本繁殖区。（五）

利用雌性系制种作物生产技术专业/教学资源库（五）

利用雌性系制种雌性系父本系我开的全部是雌花，用我制种可方便啦！作物生产技术专业/教学资源库（五）

利用雌性系制种赤霉素、硝酸银阻止雌蕊原基发育，促进雄花形成。雌性系保持系雌性系强雌株系方法一：以强雌株系作保持系，以雌性系为母本，在母本上收获雌性系。硝酸银诱导雌性系雌性系雄花GA诱导雌性系雌性系雄花方法二：2～4片真叶时，用1000～2000mg/L赤霉素喷生长点及叶面1～2次，间隔5d。按1（喷诱雄）：3（不喷）行定植。喷植株提前播种1～2周。方法三：

1/3植株4～5片叶，喷200～400mg/L药液，隔5d再喷1次，处理后的雄花出现早，植株基部盲节少。作物生产技术专业/教学资源库含义雌株系：指雌雄异株作物，如菠菜，通过选育获得遗传稳定，系统内全部为纯雌株或大部分为纯雌株，少部分为雌二性株系的系统。制种方法父母本1∶2～3，开花期除去雌株系中两性花或雄花，任其自由授粉。在雌株系上收获F1代杂交种。在父本上收获种子下一年继续做父本，或另设父本繁殖区。（六）

利用雌株系制种雌株系父本系作物生产技术专业/教学资源库强雌株免去去雄。（六）

雌株系制种法菠菜雌株系杂交制种父本母本作物生产技术专业/教学资源库强雌株免去去雄。（六）

雌株系制种法保持系纯雌株雌株系雌二性株4~6代雌二性株系雌株系父本系F1雌株系的选育与繁殖雌二性株：多数为雌花，少数为雄花或两性花，雄花率在50%以下的植株。选育：以纯雌株为母本，以雌二性株为父本两两配对测交，同时父本自交，通常选育4~6代，分别获得雌株系及相应的保持系（雌二性株系）。繁殖：纯雌株与保持系相间种植作物生产技术专业/教学资源库（七）

全雄株制种法XXXYXXXYXY花药培养YYXX染色体加倍XY超雄株纯合雌株全雄株F1

石刁柏是雌雄异株植物。雄性为XY，雌性为XX。雄株产量高、品质好，选育全雄株的一代杂种用于生产，采用花药或花粉培养获得Y和X的单倍体植株，经过染色体加倍成为超雄株（YY）和纯合雌株（XX），无性繁殖将其固定下来，育成超雄株系和纯合雌株系。制种时按1：12～13的行比种植超雄株系（父本）和纯合雌株系（母本），在隔离区内任其授粉，在母本上收获全雄株F1代杂交种（XY）。作物生产技术专业/教学资源库（八）

迟配系制种法在异花授粉作物中，相同基因型花粉管在花柱中的伸长速度比不同基因型花粉管在花柱中的伸长速度慢。利用这种特性选育出迟配系，来配制一代杂种。按1∶3～4行比种植父本自交系和母本迟配系，保证花期相遇，或父本先于母本开花，任其自由授粉，杂种率可达90—98%，山东大白菜一半以上采用迟配系制种法。含义方法作物生产技术专业/教学资源库雄性不育含义雄性不育（MS）两性花或雌雄同株的植物，雌性器官正常，雄性器官畸形退化，不能产生功能正常的雄配子——花粉的现象。雄性不育系含义雄性不育系（Male-sterileline，简称A系）是指通过人工选育，在雌器官发育正常的两性花或雌雄同株植物中获得遗传性稳定的雄性不育系统。利用雄性不育系配制一雄性不育利用是杂种优势利用最优化的制种途径。（九）利用雄性不育系和自交不亲和系制种作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种化学诱导：杀雄配子剂、其他化学物质等生理诱导：温敏型、光敏型、酶平衡型等生态诱导：气候生物圈、土壤、地文、亲缘关系

表现型：小孢子发生、结构性、功能性、产雌性基因型：细胞核、细胞质、核-质互作、基因工程

遗传性

非遗传性

不育类型作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的表型分类⑴结构性雄性不育（Structuralmalesterility）

表现花药缺失或发育不全、瘦小、萎缩，雄蕊退化或畸形，如瓣化、丝化、心皮化，从而导致小孢子组织不能发育或小孢子发生不正常。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的表型分类⑵小孢子发生性雄性不育（Sporogeneousmalesterility）

雄蕊外观正常，但小孢子或雄配子发生出现障碍，导致花粉不能产生或花粉成熟前败育。这种类型包括了整个减数分裂过程的雄性不育突变体。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的表型分类

能形成有生活力的花粉，但花粉不能到达柱头完成受精。这些障碍包括花药不开裂散粉或迟熟迟裂；雌蕊异长（长花柱）无法自花授粉；花粉外壁发育不完全，花粉粘连在一起。⑶功能性雄性不育（Functionalmalesterility）作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的表型分类

在雌雄同株异花植物如葫芦科，只产生雌花，雄花退化或早期脱落。⑷产雌性（Gynecious）作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的基因型分类⑴细胞核雄性不育（Genicmalesterility,GMS）简称核不育，雄性不育受细胞核基因控制。可分为显性核不育、隐性核不育及基因互作核不育。GMS十分普遍，其中隐性核不育占88%，显性核不育仅占10%。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的基因型分类简称质不育，雄性不育的性状完全受细胞质控制，遵循母性遗传规律；任何品种都是保持系，找不到恢复系。⑵细胞质雄性不育（Cytoplasmicmalesterility,CMS

）作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的基因型分类雄性不育的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制。该型不育系可实现“三系配套”。它是以果实或种子为产品的农作物较理想的MS⑶核质互作雄性不育（Gene-cytoplasmicmalesterility，CMS作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种2.雄性不育的基因型分类利用基因工程的方法，体外构建雄性不育基因及恢复基因，通过农杆菌等载体，转移到目标植物的基因组中，培育植物的雄性不育系及相应的恢复系，未转化的植物为保持系，利用三系配套，生产杂交种子。⑷基因工程显性核不育作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种GMS仅受细胞核基因控制，遵循孟德尔遗传规律。GMS基因常见为1—2对，表现为“两用系”的特征。隐性单基因雄性不育系一对基因二对基因核基因互作雄性不育系显性单基因雄性不育系4.雄性不育的遗传机制（1）细胞核雄性不育的遗传机制作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制（1）细胞核雄性不育的遗传机制通常隐性核不育找不到完全保持系。msms（不育株）×Msms（可育株）

50%Msms（可育株）50%msms（不育系）遗传模式：

隐性单基因雄性不育系×MsMsMsms（父本系）（F1）3Ms-∶1msms（可育株）（不育株）作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制（1）细胞核雄性不育的遗传机制遗传模式：

显性单基因雄性不育系显性核不育找不到完全恢复系。Msms

（不育株）×msms（可育株）

50%msmsmsms（可育株）（可育株）50%Msms×msmsMsms:msms（不育系）（父本系）（F1）作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制（1）细胞核雄性不育的遗传机制雄性不育性由两对细胞核基因控制的，不育基因Ms对可育基因ms为显性，抑制基因I对非抑制基因i为显性，I基因抑制Ms不育基因的表达。甲型两用系不育株与乙型两用系可育株杂交可获得100%雄性不育系。

核基因互作雄性不育系♀MsMsii×MsMsIi♂甲型两用系♂1MsMsIi∶♀1MsMsiiMsmsii♀×msmsii♂1msmsii♂

∶1Msmsii♀Msmsii100%雄性不育系

乙型两用系作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制（1）细胞核雄性不育的遗传机制核基因互作雄性不育系雄性不育性由细胞核同一位点上三个复等位基因所控制；Msf为显性恢复基因，Ms为显性不育基因，ms为隐性可育基因，三者之间为显隐关系为Msf>Ms>ms。甲型两用系的不育株MsMs与乙型两用系的可育株msms杂交，可获得100%雄性不育系。♀MsMs×MsfMs♂

甲型两用系1MSfMs♂∶1MsMs♀

♀Msms×msms♂

1msms♂∶1Msms♀

Msms100%雄性不育系

乙型两用系复等位基因假说作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制NRfRfSRfrf恢复系F1SrfrfNrfrfSrfrf不育系保持系不育系可育CMS一方面受细胞质不育基因（线粒体DNA、叶绿体DNA及质粒和附加体DNA）控制，呈现母性遗传。另一方面还受细胞核基因的控制，核内Rf基因可以克服细胞质雄性不育的效应。Rf基因为显性，通常为1对或几对，其等位基因即雄性不育性保持基因（rf）为隐性。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种4.雄性不育的遗传机制核质基因互作育性核基因质基因RfRfRfrfrfrfSS(RfRf)S(Rfrf)S(rfrf)NN(RfRf)N(Rfrf)N(rfrf)注：兰色代表雄性不育，红色代表保持系，黄色代表雄性可育？作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育

（1）雄性不育材料的来源雄性不育材料来源引进不育源转育雄性不育系人工诱变品种间杂交及自交

远源杂交自然突变创造MS作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育细胞质雄性不育的选育

雄性不育系的转育

核质互作雄性不育的选育

细胞核雄性不育的选育

作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育（1）细胞核雄性不育的选育测交以原始不育株为母本，同品种或其它品系可育株作父本进行成对测交，下一代鉴定各测交组合育性。自交，回交及兄妹交

如测交F1全部可育，测交后代自交。如测交F1出现育性分离，选择不育株率高的组合中不育株为母本，进行成对回交，相应父本自交。或选择不育株率高的组合中不育株为母本，可育株为父本进行成对兄妹交。继续回交及兄妹交

对回交及兄妹交进行育性鉴定，如果连续回交和兄妹交，其不育株率稳定在50%左右，即获得细胞核控制的雄性不育“两用系”，进一步鉴定甲、乙型两用系及核基因互作雄性不育系。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育原始不育株msms1msms:1MsMs:2Msms全可育淘汰育性分离

50％不育株50％可育株

msms×Msms1msms∶1Msms两用系多代兄妹交同品种可育株或其它品种可育株MsMsMsms全部可育Msms育性分离

50％不育株50％可育株多代兄妹交1msms∶1Msms两用系msms×MsmsGMS系选育示意图作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育S细胞质不育可育优良材料N雄性不育SNN雄性不育S新的细胞质雄性不育系S

选择配合力高性状优良的自交系或其它优良材料为轮回亲本，细胞质不育的雄性不育株为供体，饱和回交，即获得该轮回亲本的细胞质雄性不育系。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育(3)

质核互作雄性不育的选育胞质雄性不育系能否育成，首先取决于是否能找到相应的遗传稳定的保持系，所以寻找保持系是选育雄性不育系的关键。选育保持系常用的方法有测交筛选保持系和人工合成保持系两种。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育

测交及连续回交筛选保持系和恢复系⑴成对测交及自交

以不育株为母本，以其它品种或原品种的若干正常可育株为父本，进行成对测交，同时相应的父本株作自交。鉴定每一个测交F1的育性，如果某一个测交后代的不育株率为100%，不育度为95%以上，则这就是雄性不育系；它的父本自交系就是保持系。⑵连续回交及自交

通常各测交F1不育株率不同，选用不育株率高的F1作母本，用相应的父本成对回交，对应父本自交。下一代鉴定回交一代育性，选择不育株率高者再继续回交和自交，一般经3—6代饱和回交即可选育出雄性不育系，相应的父本系就是保持系。在从测交F1开始的选育过程中，如果发现某一测交组合F1或回交组合不育株率为0，则相应的父本系就是恢复系。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育人工合成保持系1．杂交S（msms）×N（MsMs）2．反回交N（MsMs）×S（Msms）3．自交N（MsMs）N（Msms）

×育性不分离育性不分离×育性分离4．测交N（MsMs）S(msms)×N(msms)S(msms)×N(Msms)S(msms)×N(MsMs)5．鉴定淘汰S(msms)N(msms)S(msms)S(Msms)N(msms)S(Msms)N(MsMs)（获得B系）不育系(A)保持系(B)恢复系(C)作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育（4）

雄性不育系的转育

通过选育或引种获得的雄性不育系。如果配合力不高或其他经济性状不符合育种目标时，就需要把雄性不育系的不育性转移到配合力高、经济性状符合要求的系统上去，这个育种过程就称为雄性不育系的转育。雄性不育系转育主要通过回交育种途径，即转育雄性不育性，又转育经济性状及配合力。回交供体为原始雄性不育系，轮回亲本为配合力高、经济性状优良的自交系，一般需要回交5—7代，具体过程参见回交育种，关于核基因互作雄性不育系的转育较为复杂，请参考有关文献。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种5.雄性不育系的选育

S(rfrf)×N(rfrf)甲品种不育系S(rfrf)×乙品种测交筛选N(rfrf)S(rfrf)乙品种A系N(rfrf)乙品种B系饱和回交CMS系直接转育示意图作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种7.

雄性不育系的利用

利用雄性不育系配制F1代杂种是杂种优势利用最优化的制种手段。以果实或种子为产品的园艺作物，利用雄性不育系生产杂交种必须“三系配套”，特别注意杂种F1的父本必须是恢复系；以营养器官为产品的园艺作物F1的父本不要求一定是恢复系。作物生产技术专业/教学资源库（九）利用雄性不育系制种7.

雄性不育系的利用

制种隔离区不育系╳恢复系(父本系)保持系繁殖隔离区不育系╳保持系不育系繁殖隔离区恢复系繁殖隔离区作物生产技术专业/教学资源库课后小结农业生产种子含义广泛，包括真种子、类似种子的干果、用以繁殖营养器官、人工种子等。作物品种是一定时间内有特异性、稳定性、一致性满足需求的种子群体，有自交系品种、杂交种品种、群体品种、无性系品种等类型。我国自1996年实施种子工程，建立了适应市场经济的良种繁育提系，种子工程的目标是实现种子产业化。1238.自交不亲和系的选育和利用自交不亲和系的概念自交不亲和性的遗传和生理机制选育自交不亲和系的方法利用自交不亲和系制种的方法自交不亲和系的繁殖自交不亲和系概念意义指两性花植物，雌雄性器官正常，在不同基因型的株间授粉能正常结籽，但是花期自交不能结籽或结籽率极低的特性。自交不亲和性self-incompatibility自交不亲和系具有自交不亲和性的植株，经多代自交选择后，其自交不亲和性能稳定遗传，同一株系的后代株间相互授粉亦不亲和的系统。

用于杂种种子生产，降低制种成本，提高种子纯度。

back自交不亲和性的类型和遗传机制自交不亲和性异型SI同型SI二形三形配子体孢子体孢子体-配子体型报春花科、荞麦千屈菜科单基因单基因梧桐科可可双基因多基因茄科、豆科禾本科毛莨科多基因十字花科、菊科十字花科芝麻菜异型不亲和示意图-------二形花柱异型不亲和示意图-------三形花柱配子体自交不亲和性S蕊粉和雌配子体具有不同S基因花粉为亲和花粉反之，为不亲和花粉纯x纯杂x杂完相同部相同完全不亲和部分亲和完全亲和配子体自交不亲和性S蕊粉和雌配子体具有不同S基因花粉为亲和花粉反之，为不亲和花粉纯x纯杂x杂完相同部相同完全不亲和部分亲和完全亲和配子体自交不亲和性S部分亲和自交不亲和性生理机制认可反应假说糖蛋白假说