优选第五节利用杂种优势的育种方法
利用杂种优势的途径
利用杂种优势的途径
1. 杂交育种：利用不同品种之间的杂交优势，生产出新品种，获得更高的产量、更好的质量和抗病能力等。
2. 种植多样化：种植不同的品种或物种，可以降低风险，增加生产效益。
3. 定向选育：对某种物种进行系统的选育，利用其杂种优势，改良品种，提高生产效益。
4. 交叉繁殖：对两种相近但不同的物种进行交叉繁殖，培育出既具有原有品种的特点，又兼有杂种优势的新品种。
5. 小麦-玉米轮作栽培：利用小麦和玉米的生长特点和代谢方式不同，增加土地的利用效益、降低土壤病害和虫害的发生率。
选择育种的方法
选择育种的方法植物育种是农业科学领域的关键领域之一，旨在通过生产高质量的农作物来增加农业产量和利润。
植物育种通常涉及选择和繁殖具有最佳品质和产量的植物材料，以及利用种子扩大其种质库。
选择合适的育种方法是成功的植物育种的关键，本文将讨论选择植物育种方法的重要性以及可用的不同方法。
自交法：自交法是一种让植物在自身（或群体）中交配的方法。
因为自交法可以消除杂种的基因型变异，因此对于纯合体的材料特别有用。
在此方法中，兄弟姐妹之间进行交配，材料被反复自交，以便减小遗传变异并创建具有特定遗传特征的菌株。
这项技术适用于长时间的育种程序，通常需要10年甚至更长的时间。
自交法的优缺点：优点：自交法是最便宜和最简单的育种方法之一，可以轻松选择更适合特定种类的品种。
长时间使用自交法可以创造纯种，并消除大多数杂合的难题。
缺点：由于自交法会导致基因池缩小，并会导致潜在的克隆或一致性问题，因此不适合用于大规模生产或种植领域。
杂交法：杂交法是一种将两种不同亲本物种（品种）组合起来，以生产具有更好基因组合的后代的方法。
此方法利用基因交替，增强缺陷性状，形成较强的杂种优势。
杂交法通常包括使用经过良好选择和繁殖的纯合材料进行杂交，然后选择和保留杂交后代中的最佳品种作为下一轮繁殖的亲本。
杂交法的优缺点：优点：杂交法可获得数量更多的变异，从而增加作物的适应性、产量和抗病性。
使用杂交法通过产生多样性来提高品种复杂性和稳定性，使它们能够适应更广泛的环境变化。
缺点：制作和保持杂交亲本需要大量资金和人力资源。
由于后代的变异性太大，因此这种方法必须进行多代选择以稳定产生遗传稳定的品种。
基因工程法：有了现代分子生物学技术，如基因工程方法，我们可以通过改变作物的DNA序列来创造新的植物品种。
这些技术可以在单倍体植物细胞中操作，这需要从植物中获取单倍体细胞（表现为植物完整的遗传信息的单个复制），然后将其与基因编辑器结合使用。
基因工程法的优缺点：优点：在制作适应于多种作物的高产量抗病品种方面，基因工程方法成为近年来用于育种的重要技术。
杂种优势的利用PPT课件
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育种者的权利易得到保护
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花卉杂种优势育种的成就
• 金鱼草 • 矮牵牛 • 百合 • 樱草 • 蒲包花 • 万寿菊 • 四季海棠 • 一串红 • 三色堇 • 香石竹
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太
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产F1种子供生产播种用。
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2.优势育种与重组育种的异同点
1）
2）
3）
3. 杂种优势的利用要点
➢ 杂种优势通常是综合性状表现优良，个别 性状表现突出；
➢ 杂种优势常常明显表现与杂种一代； ➢ 杂种优势利用的价值因植物不同而异； ➢ 杂种优势的利用与双亲相对差异互补有关； ➢ 杂种优势的表现与双亲纯合度有关； ➢ 杂种优势与环境条件有关。
区组
随机误差
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61
方差分析结果
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（4）半轮配法
A
B
C
D
A
X
B
X
X
C
X
X
X
D
X
X
X
X
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三、自交系间配组方式的确定
选优良杂交组合及其亲本自交系 后，还需确定各自交系的最优组合 方式。
１、单交种：
２、双交种：
３、三交种：
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3.三交种：
第五节杂种优势的利用
第五节杂种优势的利用一．杂种优势的概念与表现特点1．杂种优势的概念杂种优势是指两个或几个遗传性不同的亲本杂交所产生的杂种（杂种一代或及其后代），在生长势、生长量、结实性、发育速度以及对不良环境条件的抗性的抗性等方面，优于其亲本（品种或自交系）的现象。
2．杂种优势的表现特点（1）杂种优势具有普遍性和复杂多样性。
凡是能进行有性生殖的生物，无论高等生物还是低等生物，自花授粉植物还是异花授粉植物，都可见到杂种优势现象。
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具有优势。
（2）杂种优势的大小与亲本遗传差异和纯度有关。
（3）F2及以后世代杂种优势衰退。
二．利用杂种优势的基本条件（1）要有纯度高的优良品种或自交系；（2）亲本间杂交一代要有强大的杂种优势；（3）亲本的繁殖和杂交种的配制简单易行、种子生产成本低。
三、杂交种的类别1．品种间杂交种对于雌雄异花或雌雄同花但去雄方便的作物，可采用品种间杂交的方式。
利用品种间杂种优势的特点是：育种程序简单，但由于品种间没有严格自交的过程，品种内株间的遗传基础不完全一致，所以杂种F1表现不太整齐，优势也相对低于自交系间杂种。
2．自交系间杂种对于容易人工自交的作物（如玉米），可利用自交系间杂。
利用自交系间杂种的特点是：育种程序复杂，所需时间长，但所配出的杂种生长整齐一致，优势明显。
玉米自交系间杂交种，因采用自交系亲本的数目多少及组合方式不同，可分为：顶交种——一个自交系和一个普通品种杂交；单交种——两个自交系杂交；三交种——一个单交种和一个自交系杂交；双交种——两个单交种杂交；综合种——由10个以上自交系或几个单交种、双交种杂交后，通过混合选择而成。
3．自交不亲和和系间杂种有一些作物，他们的某些品系虽然雄蕊正常，能够散粉，但自交或系内兄妹交均不结实或结实极少，这种特性称为自交不亲和性，具有这种特性的品系叫自交不亲和系。
它们可利用自交不亲和品系间杂交种。
4．种间杂交种某些种间杂交一代结实率不降低的作物，可利用种间杂种优势。
雄性不育性及其在杂种优势中的应用
第五节雄性不育性及其在杂种优势中的应用尽管利用杂种优势已成为提高农业生产效益的主要途径之一，但除了像玉米等少数雌雄异株或雌雄同株异花作物外，在未解决人工去雄的困难以前，难以在生产上大面积推广。
而解决这一困难的有效途径是利用植物的雄性不育性。
目前水稻、玉米、高粱、洋葱、油菜等作物已经利用雄性不育性进行杂交种子的生产，并产生了巨大的经济效益和社会效益。
一、雄性不育的类别(一)细胞质不育不育由细胞质基因控制，而与核基因无关。
其特征是所有可育品系给不育系授粉，均能保持不育株的不育性，也就是说找不到恢复系。
这对营养体杂优利用的植物育种有重要的意义。
如：Ogura萝卜细胞质不育系。
(二) 核不育不育性是由核基因单独控制的(简称GMS)。
1、一对隐性核基因控制的雄性不育性蔬菜不育材料大都属于此类。
msms 不育，MsMs或Msms可育，共有三种基因型。
msms与MsMs交配后代全部可育；msms与Msms交配后代可育、不育株1：1分离；Msms自交后代可育、不育株按3：1分离。
只有用Msms作父本与msms不育株测交，可以获得50%的雄性不育株和50%的雄性可育株。
由于在一个群体里，有50%的可育株用于保持不育性。
通常称其为“两用系”(ABline)或甲型两用系。
将其用于杂种一代制种，则需要拔除50%的可育株。
因此，隐性核不育后代不能得到固定(100%)的不育类型。
2、一对显性基因控制的雄性不育性有杂合的不育株Msms、纯合的可育株两种基因型，纯合不育株（MsMs）理论上存在但实际上无法获得。
用Msms不育株与msms可育株杂交后代是半不育群体，此种两用系也叫乙型两用系。
3、由多个核基因控制的雄性不育中的一些组合可育成全不育系。
有核基因互作假说和复等位基因假说(曹书142或景书159)。
(三)核质互作雄性不育(简称CMS) 不育性由核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制的，又简称为胞质不育型。
一个具有核质互作不育型的雄性不育植物，就育性而言，有一种不育基因型和五种可育基因型。
作物育种学各章主要知识点(杨存义)
《植物育种学》（杨存义）绪论一、名词解释1. 作物品种：是人类在一定的生态条件和经济条件下，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要，根据人类的需要所选育的某种作物遗传特性稳定、性状一致、特性明显的一定群体。
2．优良品种是指在一定地区和耕作栽培条件下符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。
二、填空题1．每个作物品种一般都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都是具有地区性和时间性。
2．作物品种可分为纯系品种、杂种品种、综合品种、五性系品种。
3. 作物进化决定于3个基本因素：变异、遗传、选择。
三、简答题1．优良品种在发展农艺生产中的作用主要有：1）提高单位面积产量2）改进产品品质3）保持稳产性和产品品质4）扩大作物种质面积5）有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。
2．作物育种学的基本任务是什么？1）研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上，发掘、研究和利用各有关作物资源；2）并根据各地区的育种目标和原有品种基础，采用适当的育种途径和方法，选育适于该地区生产发展的高产、稳产、优质、抗（耐）病虫害及环境胁迫、生育期适当、适应性较广的优良品种或杂种以及新作物；3）在其繁殖、推广过程中，保持和提高其种性，提供数量多、质量好、成本低的生产用种，促进高产、优质、高效农业的发展。
3．作物育种学的主要内容：1）育种目标的制订及实现目标的相应策略；2）种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；3）选择的理论与方法；4）人工创造变异的途径、方法和技术；5）杂种优势利用的途径和方法；6）目标性状的遗传、鉴定及选育方法；7）作物育种各阶段的田间实验技术；8）新品种的审定、推广和种子生产。
4．现代作物育种的发展动向主要表现在以下几方面：1）育种目标要求要高。
现代农业对新品种不仅要求进一步提高单产潜力，增强对多种病虫害及环境胁迫的抗耐性，广泛的适应性；而且还要求具有优良的产品品质和适应机械操作的特性等。
论杂种优势利用的循环育种策略
２ 研究杂种优势类群 的方法
系谱分析是可靠 的。美 国根据育种 家的经验 ， 在 １４ ９７年以后把育种材料分为 Ｒ ｉ 和 Ｌｎａｔ 两 ｅ ｄ ａｃ ｅ ｓｒ 群， 并建立杂种优势模式。以后， 就根据 自交系的系 谱划分杂种优势群【 。在我 国， ３ ］ 很难通过系谱 分析 来划分 自 交系的杂种优势类群 。因为我们利用 的种 质比较复杂， 而且缺乏完整 的系谱记载。育种 者从 美国商业杂交种分离了许多二环系 ， 不可能获得 系 谱资料 。而且这样 选育 的二环 系难 免处 于 中间状 态， 用不同的测验种测验时， 会游离于不同的类群之 间， 因此缺乏种质基础的典型性 。于是， 我们求助于 其他技术来划分杂种优势群 。 】 数量遗传学 （ 双列分析 、 Ｃ— １ Ｎ Ｉ分析） 方法接近 育种者 的实 践经 验 ， 析结 果 能够 满 足育 种 者 的需 分 要。但这种方法的规模做不大。虽然双列分析的结 果完整可靠 ， 可是对试验设计要求严格。它 的可靠 性取决于参试材料的数量和种质代表性。完整的双 列杂交分析涉及的种质较多， 田间试验的规模庞大。 我们采取的策略是先对典型种质的代表性 自交系作 双列分析， 确定杂种优势类群和标准测验种 ， 建立方 法体系。然后 ， 采用 Ｎ Ｉ设计 ， Ｃ— Ｉ 用确定的测验种 与大量 自交 系 杂 交， 据 Ｓ Ａ 划分 杂 种优 势 类 根 Ｃ 群 。今后 ， 应根 据商业育种实践 ， 对使用 的标 准 测验种予 以简化 ， 并向国际通用的杂种优势模 式靠
１
维普资讯
作物杂志 Ｃｏｓ ｒ ｐ 必须符合育种者的需求和能够解释 自推广杂交种以
来所积累的育种经验。育种者所要 的是符合杂种优
杂种优势群的初步结果 。
利用杂种优势的途径五：利用植物雄性不育性.
利用植物雄性不育性生产杂种种子雄性不育是指雄性器官发育不良，失去生殖功能，导致不育的特性。
雄性不育性在植物界普遍存在。
据Kaul（1988）报道，已经在43科162属617个物种及种间杂种中发现了雄性不育，其中包括玉米、水稻、小麦、高粱、油菜、棉花等主要农作物。
雄性不育可以作为重要工具用于各种作物的杂交育种和杂种优势利用，特别是自花授粉作物和常异花授粉作物的杂种优势利用，更是把雄性不育作为最重要的途径。
当杂交母本获得了雄性不育性，就可以免去大面积繁殖制种时的去雄劳动，降低生产成本，提高杂种种子质量，带来更大的经济效益。
一、植物雄性不育性的分类（一）质核互作雄性不育质核互作雄性不育是受细胞质不育基因和对应的细胞核不育基因共同控制的不育类型，常被简称为胞质不育（CMS）。
当胞质不育基因S存在时，核内必须有相对应的隐性不育基因rr，个体才表现不育。
在杂交或回交时，只要父本核内没有显性可育基因R，则杂交子代一直保持雄性不育，表现细胞质遗传的特征。
如果细胞质基因是正常可育基因N，即使核基因是rr，个体仍然正常可育；如果核内存在显性可育基因R，不论细胞质是S或N，个体均表现育性正常。
按照细胞质中有可育基因N或不育基因S，细胞核中有显性可育基因RR，隐性不育基因rr，杂合基因Rr，质核结合后将会组成6种基因型（表10-1）。
6种基因型中只有S（rr）一种不育，具有这种基因型的品系或自交系就称雄性不育系，简称不育系（A）。
它由于细胞质基因体内生理机能失调，以致雄性器官发育不良没有生殖能力，但它的雌蕊是正常的，可以接受外来花粉而受精结实。
其余5种基因型都是可育的，如果以不育型为母本，分别与5种可育型杂交将会出现以下三种情况：表10-1 质核互作的6种遗传结构细胞核基因细胞质基因RR Rr rr N（可育）N(RR)可育N(Rr)可育N(rr)可育S（不育）S(RR)可育S(Rr)可育S(rr)可育（1）S（rr）×N（rr）→S（rr），F l全部表现不育，说明N（rr）具有保持不育性在世代中稳定传递的能力，具有N（rr）基因型的品系或自交系称雄性不育保持系，简称保持系（B）。
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2. 配合力的种类和度量 A 一般配合力(GCA) B 特殊配合力(SCA)
一般配合力（GCA）：指某一个亲本（自交系）在若 干个杂交组合中某个数量性状的平均表现。由基因的 加性效应决定，可稳定遗传。 特殊配合力（SCA）：指两个特定的亲本所组配的杂 交种的生产能力和其它性状值。由基因的非加性效应 决定,不能稳定遗传。
D 9.4 10.9 9.3 9.6 8.3 9.5 -0.17
E 9.4 9.6 9.6 10.1 9.5 9.64 -0.03
F 9.7 11.5 9.6 10.3 8.8 9.98 0.31
G 9.8 8.5 9.3 9.6
8 9.04 -0.63
平均 9.84 10.38 9.3 9.94 8.9 9.67
5个亲本与7个亲本组配的35个F1平均产量 以及亲本的一般配合力和特殊配合力
自交系
K
L
M
N
P
平均 GCA
A 10.3 -0.03 10.8 -0.07 9.5 -0.29 10.9 0.47 9.3 -0.09 10.16 0.49
B 9.9 0.07 10.7 0.33
9 -0.29
8.8 -1.13
10.16 0.49
B 9.9 0.07 10.7 0.33
9.66 -0.01
C 10.4 0.45 10.7 0.21
9.78 0.11
D 9.4 -0.27 10.9 0.69
9.5 -0.17
E 9.4 -0.41 9.6 -0.75
9.64 -0.03
F 9.7 -0.45 11.5 0.81
杂交育种与杂交种育种（优势育种）的比较
杂交育种
杂交种育种
育成品种 纯系品种 类型
各种杂交种品种
适合作物 育种程序
1.自花授粉作 ⒈异花授粉作物；2.自花或常异花 物;2.异花授粉作 授粉作物需有特殊制种条件，如 物的自交系选育。 雄性不育，自交不亲和，人工去
雄；
先杂后纯
先纯后杂
利用的基 加性效应 因效应
不同原始材料的比较
① 地方品和品种间杂交种。这类品种地区适应性强，在品质抗 性方面具有一定的优点，从中可以选育出适应性和品质好 的品种，但地方品种往往产量不高，自交衰退严重，较难 选出高产且农艺性状好的自交系。② 各类自交系间杂交种； 自交系间杂交种是目前推广杂交种的主要形式,一般具有高 的生产力和优良的农艺性状，并且，杂交种品种亲本遗传基 础简单，杂交种又集中了二者的优点，因此育成理想自交系 的机会比较多。
9.70.4 0.45 10.7 0.21 8.8 -0.61 10.3 0.25 8.7 -0.31 9.78 0.11
D 9.4 -0.27 10.9 0.69 9.3 0.17 9.6 -0.17 8.3 -0.43 9.5 -0.17
E 9.4 -0.41 9.6 -0.75 9.6 0.33 10.1 0.19 9.5 0.63 9.64 -0.03
非加性效应
种子生产 的难易
因为是纯系品种， 因为产生杂交种的亲本是异花授
种子生产时保纯 粉作物，所以必须采取严格的隔
较容易，不需严 离条件，并需要采取辅助授粉等
格的隔离。
措施,以提高种子的生产率。
（二）配合力及其测定
• 1. 配合力的概念及特点 • 2. 配合力的种类和度量 • 3. 配合力的测定方法
• 1. 配合力的概念及特点
配合力指杂种亲本能产生高生产力和高生活力后代 的能力。它是自交系（杂种亲本）的一种内在属性 。可以理解为自交系组配杂交种的一种潜在能力。
特点
➢配合力高或低是指亲本的表现，杂种优势指杂 交种表现。配合力≠杂种优势 ➢配合力本身看不见，只能通过杂交种实测。是 通过鉴定杂种而反映出来的亲本特性。由杂交 种的性状值估算。
9.98 0.31
G 9.8 0.54 8.5 -1.25
9.04 -0.63
平均 9.84
10.38
9.67
GCA 0.17
0.71
-
特殊配合力（SCA）=某一组合F1实测值-其理论值 某一组合F1理论值=全组试验均值+父本和母本一般配合力
L×F（SCA）=11.5--9.67-0.71-0.31=0.81
单一
遗传基础广泛
表型特征 具有DUS特征
总体一致，实际个体 间有一定差异
生产能力
多为推广品种，生产能力 稳产性高丰产性差 高
二、选用适宜亲本，测配优良杂交组合
✓组配杂交组合亲本应遵循的原则 ✓配合力及其测定方法
（一）组配杂交组合亲本应遵循的原则
• 1. 亲本的配合力高 • 2. 亲缘关系较远 • 3. 性状良好并互补 • 4. 亲本自身产量高，两亲花期相近。
GCA 0.17 0.71 -0.37 0.27 -0.77
一般配合力（GCA）=某一亲本参与的所有组合F1 平均值-总平均值
K（GCA）=9.84--9.67=0.17
5个亲本与7个亲本组配的35个F1平均产量 以及亲本的一般配合力和特殊配合力
自交系
K
L
平均 GCA
A 10.3 -0.03 10.8 -0.07
加性效应a就是一般配合力 (GCA) ，显性效应d就是特 殊配合力。
自交系 K L M N P
平均 GCA
A 10.3 10.8 9.5 10.9 9.3 10.16 0.49
B 9.9 10.7
9 8.8 9.7 9.66 -0.01
C 10.4 10.7 8.8 10.3 8.7 9.78 0.11
优选第五节利用杂种优势的育 种方法
选育方法
选育的原始材料： ① 地方品种及推广品种； ② 各类杂交种； ③ 综合品种或人工合成群体；
从地方品种、推广品种、品种间杂交种中选出的 自交系，称为一环系（first cycle line）
从自交系间杂交种中选育的自交系称为二环系（ second cycle line）
③ 综合品种或人工合成群体；是为不同目的而专门组配的群体, 遗传基础复杂,能适应较长期的育种需要，可以选育出较好 的自交系，但是整个工作量大，育种周期长。
自花授粉作物的品种与异花授粉作物的品种的比较
品种类型 遗传组成
自花授粉作物的品种 纯系品种
异花授粉作物的品种 群体品种
个体纯合群体同质，遗传 个体杂合群体异质，
F 9.7 -0.45 11.5 0.81 9.6 -0.01 10.3 0.05 8.8 -0.41 9.98 0.31