第七章杂种优势利用
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园艺植物育种学(7.7)--杂种优势育种
第七章 杂种优势育种1. 比较有性杂交育种和杂种优势育种的主要异同点？参考答案：2. 杂种优势的度量方法有哪些？试分析其优缺点及适用情况？参考答案：度量方法有中亲优势、超亲优势、超标优势、杂种优势指数等。
中亲优势是F1的某性状的平均值与双亲（P1，P2）同一性状的平均值（中亲值，MP）差数的比率。
适用于双亲某性状差异不太大的情况。
超亲优势是用双亲中较优良的一个亲本的平均值（Ph）作为衡量标准，衡量F1与高亲平均值差数的比率。
适用于双亲某性状差异较大时的情况。
超标优势是用标准品种（生产上正在使用的同类型的主栽品种）同一性状的平均值作为度量标准，衡量F1平均值与标准品种平均值差数的比率。
适用于F1主要性状与生产主栽品种为同一类型的情况。
杂种优势指数是用某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值，度量F1超过双亲平均值的程度。
3. 配合力有哪些测定方法？试述各自优缺点及适用情况？参考答案：配合力的主要测定方法有顶交法、不等配组法和半轮配法。
（1）顶交法：需要配制和比较的组合数少，试验结果便于被测自交系间相互比较，方法简单易行；但不能分别测算一般配合力和特殊配合力，所得数据是各被测验者与这一特定测验者的配合力，结果代表性差。
适用于早代的配合力测试比较，可及时淘汰株系及测验者为最后配置杂种一代时亲本系统之一的情况。
（2）不等配组法：方法比较简单易行，只要每一个亲本配制两个以上组合，就能计算各亲本的一般配合力和各组合的特殊配合力；但当有些自交系所配组合数目过少时，计算结果可靠性差。
适用于亲本材料较多，而条件所限只能在少数组合间比较的情况和育种原始材料刚开始进行自交系选育时。
（3）半轮配法：可了解某种作物主要经济性状的配合力，究竟主要取决于g.c.a还是s.c.a？可以使育种者较准确的选出优良组合；但所配组合数较多，工作量大，当有些组合正反交在个别性状上有差异时，半轮配法不能测出。
属轮配法的一种，应用普遍。
《杂种优势利用》课件
，推广杂种优势在农业生产中的应用。
THANKS。
动物杂种优势的实例
杂交牛
通过将不同品种的牛进行杂交， 获得具有杂种优势的牛品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交猪
通过将不同品种的猪进行杂交， 获得具有杂种优势的猪品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交鸡
通过将不同品种的鸡进行杂交， 获得具有杂种优势的鸡品种，具 有更高的产蛋量和蛋品质。
植物杂种优势的实例
杂种优势利用
目录
• 杂种优势的概念 • 杂种优势的利用方式 • 杂种优势的实例 • 杂种优势的未来发展
01
杂种优势的概念
杂种优势的定义
杂种优势是指两个或多个品种、种间或亚种间杂交后 产生的后代在生长势、繁殖力、抗逆性、适应性以及
产量和品质等方面超过其亲本的现象。
杂种优势是生物界中普遍存在的现象，不仅存在于动 物界，也存在于植物界。
02
基因工程育种是指通过基因工程技术，将具有优良性状的 基因导入到其他植物或动物中，获得转基因生物，用于生 产或育种。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的转 基因生物，提高生产效益和育种效率。
03
细胞工程育种是指通过细胞工程技术，将具有优良性状的 细胞进行繁殖和筛选，获得具有优良性状的细胞系或个体 。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的细胞系或个 体，提高生产效益和育种效率。
03
杂种优势的实例
农业杂种优势的实例
杂交水稻
通过杂交育种技术，将不同品种的水稻进行杂交，获得具有杂种 优势的水稻品种，具有更高的产量和抗逆性。
杂交玉米
通过杂交育种技术，将不同品种的玉米进行杂交，获得具有杂种优 势的玉米品种，具有更高的产量和抗逆性。
第七章优势杂交育种
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
2011-6-5
4、杂种优势的分子机理 、
代谢调控
2011-6-5
杂种优势的早期预测
酵母培养法； 酵母培养法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 同工酶谱和酶活性法； 同工酶谱和酶活性法； 分子遗传学方法； 分子遗传学方法； 杂种优势的固定 无性繁殖法； 无性繁殖法； 二倍体无融合生殖法； 二倍体无融合生殖法； 双二倍体法； 双二倍体法； 平衡致死法
2011-6-5
3 数量性状位点及其互作方式为显性假说 和超显性假说提供了证据
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
×
1992年 stuber报 1992年，stuber报 超显性是玉米杂 道超显性是玉米杂 种优势的遗传基础
Q1 Q2
1995年 xiao报道显性是 报道显性 1995年，xiao报道显性是 水稻杂种优势的遗传基础 1997年 Yu报道上位性是 报道上位性 1997年，Yu报道上位性是 水稻杂种优势的遗传基础
第七章 优势杂交育种
Chapter 7 heterosis cross breeding
内容提要
度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照， 度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照，遗传解释主 要有显性假说 超显性假说。 显性假说、 要有显性假说、超显性假说。 固定杂种优势的途径主要包 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂” 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂”。 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。配合力测定是杂 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。单交种是园艺植 物利用杂种优势的主要方式。 物利用杂种优势的主要方式。生产杂种一代种子可利用 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。雄 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 前者可育成两用系，后者可育成三系(不育系 不育系、 前者可育成两用系，后者可育成三系 不育系、保持系 和恢复系)用于杂种一代种子生产 用于杂种一代种子生产。 和恢复系 用于杂种一代种子生产。自交不亲和性有胞 子体型和配子体型两类。 子体型和配子体型两类。
Q4
Q5
Q6
Q7
2011-6-5
4、杂种优势的分子机理 、
代谢调控
2011-6-5
杂种优势的早期预测
酵母培养法； 酵母培养法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 同工酶谱和酶活性法； 同工酶谱和酶活性法； 分子遗传学方法； 分子遗传学方法； 杂种优势的固定 无性繁殖法； 无性繁殖法； 二倍体无融合生殖法； 二倍体无融合生殖法； 双二倍体法； 双二倍体法； 平衡致死法
2011-6-5
3 数量性状位点及其互作方式为显性假说 和超显性假说提供了证据
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
×
1992年 stuber报 1992年，stuber报 超显性是玉米杂 道超显性是玉米杂 种优势的遗传基础
Q1 Q2
1995年 xiao报道显性是 报道显性 1995年，xiao报道显性是 水稻杂种优势的遗传基础 1997年 Yu报道上位性是 报道上位性 1997年，Yu报道上位性是 水稻杂种优势的遗传基础
第七章 优势杂交育种
Chapter 7 heterosis cross breeding
内容提要
度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照， 度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照，遗传解释主 要有显性假说 超显性假说。 显性假说、 要有显性假说、超显性假说。 固定杂种优势的途径主要包 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂” 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂”。 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。配合力测定是杂 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。单交种是园艺植 物利用杂种优势的主要方式。 物利用杂种优势的主要方式。生产杂种一代种子可利用 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。雄 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 前者可育成两用系，后者可育成三系(不育系 不育系、 前者可育成两用系，后者可育成三系 不育系、保持系 和恢复系)用于杂种一代种子生产 用于杂种一代种子生产。 和恢复系 用于杂种一代种子生产。自交不亲和性有胞 子体型和配子体型两类。 子体型和配子体型两类。
第七章杂种优势的利用-园艺
=0.3
2. 超亲优势（over-parent heterosis）用双亲中较优良的一 个的平均值（Ph）作为度量单位，用以度量F1平均值与高 亲本平均值之差的度量法。
H=（F1-Ph）/Ph
Ph——较优良亲本的平均值
当F1 = Ph时，H=0；当F1 < Ph时，H<0； 优点：容易看出是否超亲； 不足：不能度量不超亲的杂种优势；
适合于对组合的评价主要决定于某一种性状时的 情况，而不适合对多种性状进行评价。
实例：
P1=4000，P2=3800 F1=5000
则其超亲优势 H=
F1 - Ph Ph
5000 - 4000 =
5000
= 0.2
高！
但是，如果以产量为准，目前推广的品种产量为8000斤！ 该组合在实践生产上有没有价值呢？
第七章杂种优势的利用-园艺
杂种优势从外观方面：
表现为生长势增强，产量增加，品质变好，抗逆性、抗病 性增强等。
内在物质： 表现在化学成分（如蛋白质、脂肪、激素、维生素等）合 成能力增强、生理生化过程、代谢活动水平、代谢产物的 运转及利用；以及酶体系的活性等内部特性方面。
正向优势 指杂种优势方向与人工选择方向一致。 负向优势 指杂种优势方向与人工选择方向不一致。
上位性假说，认为杂种优势是多基因共同作用的结果。诸 如产量、成熟期之类的性状均是一系列生长及发育过程的 最终产物，是由许多基因共同作用的结果。
分子标记技术分析水稻杂交组合的杂种优势遗传基础表明， 上位性效应在杂种优势形成中起重要作用。
4. 基因组互补与杂种优势
大量研究表明，线粒体、叶绿体和核基因组均参与 了植物杂种优势的形成过程。杂种一代的很多生理生化 过程对杂种优势有重要贡献。
《杂种优势利用》课件
疾病抗性
杂种优势可以增加动植物的免疫力，降低患病的风险。
品种改良
利用杂种优势，可以培育出更好的农作物品种和畜禽品种，满足人类对食物的需求。
杂种优势在农业中的应用
水稻杂交育种
利用杂种优势，培育出高产、抗病的水稻品种，提 高粮食产量。
温室番茄种植
杂交番茄具有更好的抗病性和适应性，能够提供高 品质的番茄产品。
《杂种优势利用》PPT课 件
在这个PPT课件中，我将介绍“杂种优势”的概念、原理和应用。我们将探讨杂 种优势在农业和动物繁殖中的重要性，以及它对社会和环境的影响。
杂种优势的定义
杂种优势是指杂交后代相对于纯种后代在某些性状上具有更优越表现的现象。它是由于不同基因型的优势基因 的组合产生的。
杂种优势的原理
1
杂合优势
杂合体由两个不同的纯合体组成，其基因型更多样化，表现出更强的适应能力和 生存能力。
2
顺配合
杂交产生的后代通过基因重组，形成了新的基因组合，使得后代具有更好的遗传 稳定性和适应性。
3
加性效应
不同基因型的互补效应，使得后代在某些性状上比纯种后代更具优势。
杂种优势的应用
农业增产
杂种优势在农作物杂交育种中得到了广泛应用，可以显著提高作物的产量和抗逆性。
杂种优势在动物繁殖中的应用
猪的杂交育种
通过杂交育种，可以提高猪的生长速度和肉质品质， 满足人们对猪肉的需Байду номын сангаас。
奶牛乳制品生产
杂交奶牛能够产生更多的牛奶，提高乳制品生产的 效益。
结论
杂种优势是现代农业和动物繁殖中不可忽视的重要概念。通过杂交育种，我们可以获得更高产量、更好品质的 作物和动物，为人类提供更多的食物和资源。
杂种优势可以增加动植物的免疫力，降低患病的风险。
品种改良
利用杂种优势，可以培育出更好的农作物品种和畜禽品种，满足人类对食物的需求。
杂种优势在农业中的应用
水稻杂交育种
利用杂种优势，培育出高产、抗病的水稻品种，提 高粮食产量。
温室番茄种植
杂交番茄具有更好的抗病性和适应性，能够提供高 品质的番茄产品。
《杂种优势利用》PPT课 件
在这个PPT课件中，我将介绍“杂种优势”的概念、原理和应用。我们将探讨杂 种优势在农业和动物繁殖中的重要性，以及它对社会和环境的影响。
杂种优势的定义
杂种优势是指杂交后代相对于纯种后代在某些性状上具有更优越表现的现象。它是由于不同基因型的优势基因 的组合产生的。
杂种优势的原理
1
杂合优势
杂合体由两个不同的纯合体组成，其基因型更多样化，表现出更强的适应能力和 生存能力。
2
顺配合
杂交产生的后代通过基因重组，形成了新的基因组合，使得后代具有更好的遗传 稳定性和适应性。
3
加性效应
不同基因型的互补效应，使得后代在某些性状上比纯种后代更具优势。
杂种优势的应用
农业增产
杂种优势在农作物杂交育种中得到了广泛应用，可以显著提高作物的产量和抗逆性。
杂种优势在动物繁殖中的应用
猪的杂交育种
通过杂交育种，可以提高猪的生长速度和肉质品质， 满足人们对猪肉的需Байду номын сангаас。
奶牛乳制品生产
杂交奶牛能够产生更多的牛奶，提高乳制品生产的 效益。
结论
杂种优势是现代农业和动物繁殖中不可忽视的重要概念。通过杂交育种，我们可以获得更高产量、更好品质的 作物和动物，为人类提供更多的食物和资源。
第7章 杂种优势利用
5
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交水稻 世界20世纪50年代。我国1964年，70年代前完 成了籼、粳型水稻三系配套，中期推广杂交稻。 三系杂交稻增产20％±,两系 杂交稻比三系增产5％～10％。
面积1533.33万hm2±, 约占总 面积50％, 产量占总产60％;年 增产稻谷养活6000万人口。 超级杂交稻847kg/亩
津化1号(天津农科院作物所,1995)；西杂1号(西北农 林科技大学,2000);云杂3号(云南农科院,2002)。 主要育种方法：CMS、CHA 和光温敏不育系。
7
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交油菜
始于20世纪60年代中期。经过多年的研究，已育 成多个杂种品种示范推广；
挂 牌 标 记
25
第 7 章 杂种优势利用
第4节 杂种品种的选育程序
（2）自交系农 艺性状的选择 农艺性状：植 株性状、产量 性状、品质性 状、抗逆性状、 生育期及其它 综合性状等。
自交系选择圃
收自交种子
编序号、分类 种小区(株行)
农艺性状选择和鉴定
符合育种目标的区(株行)
选株自交
不良株行(区)
（淘汰）
（一）显性假说（dominance hypothesis）
P
AABBccdd
12 10 4 3 =29
×
aabbCCDD
65 8 6 = 25
↓
F1 AaBbCcDd
12 10 8 6 = 36
16
第 7 章 杂种优势利用
第3节 杂种优势表现的遗传基础
2点难以解释的现象：
1. 杂种优势超显性纯合亲本20％以上，有的50％；
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交水稻 世界20世纪50年代。我国1964年，70年代前完 成了籼、粳型水稻三系配套，中期推广杂交稻。 三系杂交稻增产20％±,两系 杂交稻比三系增产5％～10％。
面积1533.33万hm2±, 约占总 面积50％, 产量占总产60％;年 增产稻谷养活6000万人口。 超级杂交稻847kg/亩
津化1号(天津农科院作物所,1995)；西杂1号(西北农 林科技大学,2000);云杂3号(云南农科院,2002)。 主要育种方法：CMS、CHA 和光温敏不育系。
7
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交油菜
始于20世纪60年代中期。经过多年的研究，已育 成多个杂种品种示范推广；
挂 牌 标 记
25
第 7 章 杂种优势利用
第4节 杂种品种的选育程序
（2）自交系农 艺性状的选择 农艺性状：植 株性状、产量 性状、品质性 状、抗逆性状、 生育期及其它 综合性状等。
自交系选择圃
收自交种子
编序号、分类 种小区(株行)
农艺性状选择和鉴定
符合育种目标的区(株行)
选株自交
不良株行(区)
（淘汰）
（一）显性假说（dominance hypothesis）
P
AABBccdd
12 10 4 3 =29
×
aabbCCDD
65 8 6 = 25
↓
F1 AaBbCcDd
12 10 8 6 = 36
16
第 7 章 杂种优势利用
第3节 杂种优势表现的遗传基础
2点难以解释的现象：
1. 杂种优势超显性纯合亲本20％以上，有的50％；
7杂种优势利用PPT课件
2
• 中国早在 1400 多年前 , 北魏贾思勰所著的 《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生 骡子的事实 , 为人类历史上开辟了观察和利 用杂种优势的先例 。
• 欧洲在产业革命之后 , 开始了作物杂种优势 利用的研究，法国学者 Kolreuter, 在 1761-1766 年育成了早熟优良的烟草种间 杂种 ,并提出种植烟草杂交种的建议。
7
杂交小麦的研究始于 1965 年, 现已选育出 一批强优势组合, 正在进行区域试种。
油菜杂种优势的研究始于 60 年代中期, 经 过 20 多年的研究, 已育成秦油 2 号、华杂 2 号等几个杂交组合, 据初步统计, 1990 年秋播 杂交油菜面积已超过 40 万平方km2, 在国际 上处于领先地位。
第七章 杂种优势利用
第一节 杂种优势利用的概况及其表现 一、杂种优势利用的简史与现状
杂种优势 (heterosis) 是生物界的一种普遍 现象 , 是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂 种F1 , 在生长势、生活力、繁殖力、适应性以 及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
• 大多数的遗传育种工作者都把杂种活力和杂种 优势看成同义语, 而更多地采用杂种优势这一 术语。
10
杂种优势是指杂交种品种 F1表现出的某些性状或 综合性状对其亲本品种 ( 系 )的优越性。
杂种优势的表现是多方面的 , 从育种学的观点出 发 , 主要是指以产量性状为主的育种目标性状方面, 杂交种品种具有明显的优越性, 超过其亲本的相应性 状。分为三种类型：
12
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 下列方法度量杂种优势的强弱。 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂 交种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值与 双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的比率。 计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
• 中国早在 1400 多年前 , 北魏贾思勰所著的 《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生 骡子的事实 , 为人类历史上开辟了观察和利 用杂种优势的先例 。
• 欧洲在产业革命之后 , 开始了作物杂种优势 利用的研究，法国学者 Kolreuter, 在 1761-1766 年育成了早熟优良的烟草种间 杂种 ,并提出种植烟草杂交种的建议。
7
杂交小麦的研究始于 1965 年, 现已选育出 一批强优势组合, 正在进行区域试种。
油菜杂种优势的研究始于 60 年代中期, 经 过 20 多年的研究, 已育成秦油 2 号、华杂 2 号等几个杂交组合, 据初步统计, 1990 年秋播 杂交油菜面积已超过 40 万平方km2, 在国际 上处于领先地位。
第七章 杂种优势利用
第一节 杂种优势利用的概况及其表现 一、杂种优势利用的简史与现状
杂种优势 (heterosis) 是生物界的一种普遍 现象 , 是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂 种F1 , 在生长势、生活力、繁殖力、适应性以 及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
• 大多数的遗传育种工作者都把杂种活力和杂种 优势看成同义语, 而更多地采用杂种优势这一 术语。
10
杂种优势是指杂交种品种 F1表现出的某些性状或 综合性状对其亲本品种 ( 系 )的优越性。
杂种优势的表现是多方面的 , 从育种学的观点出 发 , 主要是指以产量性状为主的育种目标性状方面, 杂交种品种具有明显的优越性, 超过其亲本的相应性 状。分为三种类型：
12
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 下列方法度量杂种优势的强弱。 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂 交种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值与 双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的比率。 计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
杂种优势利用资料
三、杂种优势的遗传学机制
（一）显性学说(Dominance theory)
由Davenport(1908)提出的，其后经Bruce(1910)及 Jones(1917)的发展 前提条件:⑴显性基因多为有利基因，不利和有害基因 大多是隐性基因；
⑵显性基因对隐性基因有抑制和掩盖作用，使隐性基因 的不利和有害作用难以表现；
(二)杂种优势的特性(对概念的理解)
⑴ 普遍性:杂种优势是生物界的普遍现象， 几乎所有生物都存在杂种优势 ,表现是多 方面的 生长势和营养体 抗逆性和适应性 生理功能方面 产量和产量因素方面 品质方面 生化表现方面
图 10-1 玉米杂种优势 表现
A. 玉米杂种 F1 （中）与其双 亲的生长势 B．玉米杂种 F1 果穗 （中） 与 其双亲的果穗
二、杂种优势的度量
(一) F1杂种优势的度量 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂交 种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值 与双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的 比率。计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
杂种优势归纳为四类 :
F1＞HP超亲优势
HP ＞ F1 ＞ MP中亲优势或部分优势
MP ＞ F1 ＞ LP负向中亲优势或负向部分优势
LP ＞ F1优势的衰退 (Depression of heterosis)
F1基因型的高度杂合性和表现型的整齐一 致性是构成强优势杂种品种的基本条件。 某一性状F1基因型的杂合位点越多，则F2 群体中的纯合体越少，杂种优势的下降就 较缓慢。
2、超亲优势 (over-parent hetemsis) 指杂交 种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值 与高值亲本 (HP) 同一性状平均值差数的 比率。计算公式为 : 超亲优势 = （F1 － HP）/ HP × 100% 有些性状在 F1可能表现出超低值亲本 (LP) 的现象 , 如这些性状也是杂种优势 育种的目标时 , 可称为负向的超亲优势。 计算公式为 : 负向超亲优势 =（F1 － LP）/LP × 100%
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中国杂交水稻早期种植情况
年
1976 1980 1985
面积（万亩）
水稻 杂交稻 %
54326 201.6 0.39 50817 7183.1 14.13 47757 12628 26.44
亩产（公斤）
水稻
231.5 275.5 351.9
杂交稻 增产
280.0 48.5 353.1 77.6 431.5 79.6
第一节 杂种优势利用的简史与现状
一、杂种优势利用的简史 二、农作物杂种优势利用 三、杂种优势的利用成就
杂种优势的概念
杂种优势(heterosis)：两个或几个遗传性 不同的亲本杂交所产生的杂种在生长势、生 活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品 质等方面优于其亲本的现象。
一、杂种优势利用的简史
单交种 性状整齐，增产幅度大， 三交种 产量低于单交种，制种产量高 双交种 产量低于单交种，制种产量高 综合杂交种 连续用多代，不需年年制种
3. 品种-自交系间杂交种（顶交种） 产量和整齐度不如自交系间杂交种
4. 雄性不育杂交种
细胞质雄性不育杂交种：
三系杂交种
水稻 、高粱
第十章 杂种优势利用
Chapter 10 The Utilization of Heterosis
第十章 杂种优势利用
第一节 杂种优势利用的简史与现状 第二节 杂种优势表现特征 第三节 作物繁殖方式与杂种优势利用 第四节 自交系的选育 第五节 配合力及其测定 第六节 利用杂种优势的途径和杂交制种技术
可育
不育
2）1951年：木原 均将普通小麦的细 胞核导入尾形山羊 草的细胞质中产生 了雄性不育性。
3）1962年：以提莫菲维小麦为与普
通小麦Bison（为轮回亲本）连续回交 获得T型细胞质不育系和保持系。
保持系
4）同年（1962）
利用提莫菲维的恢 复基因育成普通小 麦Marquis恢复系， 实现了三系配套。
第五节 配合力及其测定
一、 配合力的概念 二、 配合力的测定
一、配合力的概念
配合力：亲本对杂种后代某个性状产生 的影响。
一般配合力：某个亲本在一系列杂交组 合中，对杂种后代某个性状产生的平均 影响。
特殊配合力：两个特定亲本杂交，亲本 对杂交种某一性状的影响。
二、配合力的测定
测交：测定亲本配合力的杂交 测验种：在测定配合力时，用来与被测系
4. 杂种优势指数
杂交种某一性状平均值与双亲同一性状 平均值的比值
杂种优势指数（%）=-----F--1------×100 MP
将杂种优势归为四类：
超亲优势 中亲优势 部分优势 负向中亲优势 负向部分优势 负向超亲优势
F1>HP MP<F1<HP LP<F1<MP F1<LP
二、 杂种优势表现的特点
1） 1900—1908年：
East & Shull培育 玉米自交系，利用
×
自交系培育单交种。
单交种
2）1910-1915年:农民不愿意进行玉米自交和 杂交，杂交玉米工作未继续进行。
3） 1916-1918年： Jones提出培育 双交种，为杂交 种生产开辟了新 途径。
×
×
单 交
×
单 交
种
种
双交种
三、杂种优势的利用成就
农业的“曼哈顿工程” 世界：据Duvick最近估计，由于推广杂交玉米、
高梁和水稻，每年增产粮食8000万吨，相当于每 年扩大种植面积2800万公顷。
中国：建国50年来，我国杂交玉米占我国玉
米面积的85%，杂交水稻占50%，杂交油菜占 30%，近20年中，利用杂种优势已为我国增产 粮食8亿吨以上。
长绒棉4293 正常绿苗
芽黄 正常绿苗 自交 杂交种
4. 利用自交不亲和性制种 自交不亲和系 × 自交亲和系 杂交种
自交不亲和系互为父母本
自交不亲和系 × 自交不亲和系
♀
♀
杂交种
杂交种
（1）自交不亲和系的繁殖方法： ①人工剥蕾授粉 ②花期盐水喷雾 ③利用自交不亲和保持系
自交不亲和系 × 自交不亲和保持系
1. 品种间杂交种 2. 自交系间杂交种 3. 品种-自交系间杂交种 4. 雄性不育杂交种 5. 自交不亲和性杂交种 6. 种间亚种间杂交种
单交种 三交种 双交种 综合杂交种
1. 品种间杂交种
特点：育种程序简单，F1表现不整齐， 杂种优势低于自交系间杂交种。
2. 自交系间杂交种
特点：育种程序复杂，所需时间长，杂交 种生长整齐，优势明显。
50株，人工套袋自交
S1
综合性状良好的植株，继
续套袋自交
S2
通过4-6代连续选株自交，就
可以育成自交系。
自交系选育过程应注意：
自交的过程中要对农艺性状进行选择； 在一定时期测定配合力；
自交 自交系选育过程： 选择
配合力测定
三、自交系的改良
在自交系存在个别缺点时，对自交系进 一步改良，多采用回交改良方法。
自1976年～2000年已经累积增产稻谷3.6亿吨， 相当于扩大了近6000万公顷的水稻一、杂种优势的度量 二、杂种优势表现的特点
一、杂种优势的度量
1.平均优势（中亲优势）
杂种一代某一性状的平均值超过双亲同一 性状平均值的百分率
F1-MP 平均优势（%）=-------------×100
3.测定配合力的方法
(1) 共同测验种法： 顶交法 多系测交法
如果被测系少，采取人工套袋杂交的办法。 如果被测系多，采用一父（测验种）多母（被测系） 隔离区法。
第六节 利用杂种优势的途径和杂交制种技术
一、利用杂种优势的途径 二、杂交种的类别 三、杂交制种技术
一、利用杂种优势的途径
1. 人工去雄制种 采用人工去雄制种，作物必须具备三个条件： ①花器较大，易于人工去雄 ②人工杂交一朵花，能得到数量较多的种子 ③种植杂交种时用种量少。
不育系 恢复系
5）1974年，第一个
CMS杂交种在生产上 应用(US)
6）1980年开始，化学杀雄剂研究。
乙烯利 WL84811（Shell) SC2053 (Shell) Genesis( Mensanto)
CMS/Rf CHA
简单 经济 有效
解决制种问题的 核心是产生雄性 不育的方法
两系法（光温敏 不育）
①自交系的花粉量大，散粉畅 ②自交系自身产量高 ③自交系雌雄花期协调，结实性好
二、自交系选育过程
1.选育自交系的原始材料
①地方品种和推广品种 ②各类杂交种 品种或品种间杂交种选育的自交系—一环系 自交系间杂交种选育的自交系—二环系 ③综合品种和人工合成群体
2. 选育自交系的过程
S0
种植原始材料，选择30至
熟
×
优 质 晚 熟
早 熟 优 质
种间杂交种
心叶烟草（ Nicotiana glutinosa）
4.杂种优势
孟
豌
概念的提出 德
豆
尔
像
Ｍendel （1865）在豌豆杂交试验中，首 先提出杂种活力（Hybrid vigor）术语。
Shull在1908年:提出杂种优势概念。
二、农作物杂种优势利用
1 .杂交玉米研究简史
2. 利用理化因素杀雄制种 物理因素杀雄：温度 化学因素杀雄：GENESIS EK
3.利用标志性状制种 用某一显性或隐性性状作标志，区别真假 杂种，不需要去雄。
具体做法：给父本转育一个苗期出现的显 性标志性状或给母本转育一个苗期出现的 隐性标志性状。间苗时 ，拔掉具有隐性性 状的幼苗。
彭泽1号 × 芽黄
3）1954年：育成
3197A不育系，并实 现了三系配套。
矮 秆 杂 交 高 粱
高 秆 杂 交 高 粱
4）20世纪50年代后期
美国已基本上普及了高粱 杂交 种，产量提高了百分 之二十至五十。
3. 杂交水稻研究简史
1）1958年：日本胜尾清育成藤坂5号不育系 2）1966年：日本新城长友，育成65A不育系 3）1966年：袁隆平报道发现雄性不育株 4）1970年：李必湖发现野败不育株 5）1972年：中国，珍汕97A不育系 6）1973年：中国发现IR24恢复系
总产（亿公斤）
水稻 杂交稻 %
1258.1 1399.1 1680.4
5.9 253.7 18.13 545.8 32.48
中国杂交水稻近年来种植情况
全国杂交水稻种植面积1533.33万公顷，约占水 稻总面积的50%，产量占水稻总产近60%。
4.杂交小麦研究简史
CIMMYT杂交小麦田
1）1934年: 发现小麦具有杂种优势
1.杂种优势是普遍的生物现象 2.杂种优势是复杂的生物现象 杂种优势大小主要与以下几个方面有关： ①与作物的种类和繁殖方式有关 ②与亲本性状的差异和纯度有关
3. 杂种优势的表现是多种多样的 营养型 生殖型 适应型
4. F2及以后世代杂种优势衰退
第三节 作物繁殖方式与杂种优势利用
一、利用杂种优势的基本原则 二、不同繁殖方式作物利用杂种优势的特点
一、 利用杂种优势的基本原则
1.选配强优势组合 2.提高两亲的纯合性 3.采用简易的制种技术
二、不同繁殖方式作物利用杂种优势特点
1. 自花授粉作物和常异花授粉作物 ①利用杂种优势的方式主要是品种间杂交 ②去雄困难
2. 异花授粉作物 要经过连续多代自交、分离、选择，育 成纯合的、性状优良的自交系，配制自 交系间杂交种。
4）1920-1925年：双交 种Burr-Leammg在新 英格兰推广。
5） 1920—1925：Henry A. Wallace 培育出杂交种 Copper Cross ， 于1924年获得Iowa玉米产量试验金奖。