杂交水稻三系不育系选育的实践与思考
杂交水稻的三系法和两系法的育种方法
杂交水稻的三系法和两系法的育种方法杂交水稻是指通过人工控制杂交，获得优良的水稻杂种，以进一步提高水稻的产量和品质。
在杂交水稻育种中，常用的两种方法是三系法和两系法。
本文将介绍这两种方法的基本原理和操作步骤。
一、三系法三系法是指将杂交水稻的亲本分为三个系列，分别为A系、B系和R系。
其中，A系和B系各有一个亲本，在其基础上通过经过特殊处理的R系进行杂交。
具体的育种步骤如下：1. 选择优良的个体作为杂交水稻的亲本。
通常情况下，A系和B系的亲本分别被称为父本和母本。
这些亲本应当具有高产量、优质、抗病虫害等良好的性状。
2. 利用无性繁殖方法，大量繁殖选定的父本和母本。
3. 将A系和B系的亲本进行特殊处理，使其不育，这样它们就无法繁殖。
这个特殊处理的过程称为不育系的培养。
4. 培养产生的不育系R系，其能与父本、母本进行杂交，但由于其自身不育，只能作为杂交的辅助。
5. 在适当的时间和条件下，将父本与R系杂交，得到A系。
同样地，将母本与R系杂交，得到B系。
6. 将A系和B系进行杂交，获得的杂交后代即为杂交水稻种子。
通过三系法杂交育种，可以有效避免非杂交水稻自交而产生的问题，提高杂交水稻的产量和品质。
二、两系法两系法是指将杂交水稻的亲本分为两个系列，分别为A系和B系。
与三系法不同的是，两系法并不使用不育系R系，而是通过化学杀草剂使其中一个亲本失去繁殖能力。
具体的育种步骤如下：1. 选择高产量、优质、抗病虫害等良好性状的父本和母本作为两系法的亲本。
2. 利用无性繁殖方法大量繁殖选定的两个亲本。
3. 使用化学杀草剂处理其中一个亲本，使其失去繁殖能力。
这个处理过程称为化学不育系的培养。
4. 在适当的时间和条件下，将另一个亲本与化学不育系杂交。
5. 通过两系法杂交获得的杂交后代即为杂交水稻种子。
两系法相对于三系法来说操作上更加简单，但也容易出现自交和杂交后代纯合性不高的问题。
综上所述，杂交水稻的三系法和两系法都是有效的育种方法，它们通过人工控制杂交获得优良杂种，提高水稻的产量和品质。
三系法杂交水稻和两系法杂交水稻育种的具体过程
三系法杂交水稻和两系法杂交水稻育种的具体过程首先，选取高产、抗病虫害等优良性状的亲本。
一般在三系法杂交水稻育种中，选取作为亲本的三个系别分别为A系、B系和Rf系。
A系是产生雄性核不育线的系别，其特点是通过细胞质雄性不育基因控制产生不育花粉，使其与普通稻属于两性花植物的特点不同。
B系是产生进一步不育F1杂种的系别，也称为不育系别。
其特点是通过核基因控制不育性状，将该不育性状转移到杂交后代中的F1代中。
Rf系是恢复系别，其特点是通过核基因恢复细胞质不育的雌雄不育杂交后代恢复成可育的杂交后代。
Rf系具有恢复不育性状的基因。
然后，利用杂交技术将A系和B系进行杂交，产生A/BF1代。
由于A系和B系具有不育性状，A/BF1代也是不育的。
接下来，将不育的A/BF1代与Rf系进行再次杂交，产生A/B/RfF2代。
在A/B/RfF2代中，具有Rf系恢复基因的个体为可育的，不具备恢复基因的个体仍然为不育的。
在A/B/RfF2代中，选取具有良好性状的个体进行自交，获得A/B/RfF3代。
F3代植株中有很少的不育个体，并且具有A系和B系的杂种优势。
然后，从A/B/RfF3代中，根据自家配合法原则，选择杂交亲本的组合，进行优选与鉴定，选择出优异的稳定性状的天然不育株系，形成不育系。
最后，将通过该育成不育系的种子与商业品种或优良自交系杂交，得到新的杂交优良组合。
而两系法杂交水稻育种的具体过程如下：首先，选取两个不育系别（父本），一个高育性系别（母本）。
然后，进行杂交，把不育系别（父本）和高育性系别（母本）进行人工授粉，形成杂交后代。
接下来，种植杂交后代，进行选择和筛选，根据产量、品质等性状选择优异个体作为丰产型。
然后，连续自交选择，对筛选出的优异个体进行连续自交数代，以稳定其性状。
最后，通过连续自交选择得到的稳定性状的自交系，与商业品种或优良自交系进行杂交，得到新的杂交优良组合。
总结起来，三系法杂交水稻和两系法杂交水稻育种的具体过程均遵循着杂交、选择、连续自交选择以及杂交得到新的组合等基本流程，在育种过程中不断选拔和筛选具有优良性状的个体，并进行稳定和改良，最终获得优良的杂交品种。
杂交水稻的三系法和两系法的育种方法
杂交水稻的三系法和两系法的育种方法杂交水稻要在大面积生产上应用，首先必须解决年年获得大量杂种第一代种子的问题。
由于水稻是雌雄蕊同花的作物，花器小，每朵花只结一粒种子，要用人工去雄杂交来获得大量杂交种子是很困难的。
目前生产上应用的杂交稻种子大量是通过三系法来实现的，也有的是通过两系法生产出来的。
三系法即培育和生产杂交水稻必须做到雄性不育系（简称不育系）、雄性不育保持系（简称保持系）和雄性不育恢复系相配套。
这是行之有效的经典方法，是我国推广杂交水稻三十年历史普遍采用的方法，目前仍然大量使用。
由于三系法的育种程序和生产环节较复杂，以致选育新组合的周期长、效率低、推广环节多、速度慢，同时种子成本高、价格贵。
雄性不育系水稻外表上与普通水稻没有多少区别，雌蕊正常，具有受精能力。
但雄性发育不正常，套袋自交不结实。
这样的品系称为雄性不育系。
雄性不育系主要用于生产杂交种子，因此，一个优良的不育系应当是不育性稳定，不因多代回交或环境条件的改变，特别是温度的改变而发生育性变化。
二是可恢复性良好。
三是便于制种繁殖。
使雄性不育系的不育特性能一代保持下去的品系，称为雄性不育保持系。
要求花药发达，花粉量多，以利提高繁殖产量。
使雄性不育系恢复可育的品种系，称为雄性不育恢复系。
生产上有利用价值的恢复系要求具备：恢复能力强，杂种结实率80%以上；优良性状多，配合力强，优势明显；便于制种。
不育系与保持系杂交获得不育系种子，少部分用于继续繁殖，大部分用于制杂交种供大田生产使用，不育系与恢复系杂交获得杂交种用于大田生产。
保持系、恢复系的自交种仍可作保持系、恢复系。
两系法杂交稻育种是我国独创的以光温敏核不育性的利用为主要内容的高技术，是继三系法杂交水稻之后水稻遗传育种上的又一重大科技创新。
与三系法杂交水稻相比，两系法杂交水稻具有显著的优越性：一是不育系与恢复系配组自由，选育邮优良组合的几率增大；二是不育系一系两用，在长日高温条件下（夏季）可用于制种，在短日低温条件下（春、秋）可用于自身的繁殖，不需要借助保持系（两系由此而来）。
杂交水稻三系不育系选育的实践与探讨
江西农业学报
２ ０ ，８ ６ ：５— ７ ０ ６ １ （ ）２ ２
ＡｃａＡｇｉｕｔｒｅＪａ ｇ ｉ ｔ ｒ ｌ ｕａ ｉｎ ｘ ｃ
杂交 水稻 三系不育 系选 育 的实践 与探讨
林 强， 郑秀平， 吴志源， 周天理
（ 福建省农 业科学院 水稻研究所 ， 褊建 福州 ３０ １ ） ５０ ９
中图分类号 ： １．３ 文献标识码： 文章编号 ： ０ — ５１２０ ）６－ ０ ５ ｏ ￥ １０８ ５ Ａ １ １ ８８ （０６ ０ ０２ 一 ３ ０
Ｐｒ ｃ ｉｅ ａ ｄ Ｓ ｕ ｙ ｏｎ Ｂｒ ｅ ｎ ｆ ＣＭ Ｓ Ｌｉ ｅ ｆＨｙ ｉ Ｒｉ ｅ ａ ｔｃ ｎ ｔ ｄ ｅ ｄｉ ｇ ｏ ｎ ｓ ｏ ｂｒｄ ｃ
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５％ ， ９ 杂交水稻在粮食生产中起 了重要作用。而杂交水稻生产主要问题是“ 高产而不优质” “ 、高产而不抗病” 。随着 人民物质生活水平的 日益提高 以及我国人 口高峰的临近 ， 必将对稻米的需求总量、 品质和食用卫生提出更高的要求。 而发展优质稻不能以牺牲产量为代价， 高产与优质并重” 最佳策略是选育和推广高产 、 耍“ ， 优质、 抗病杂交稻组合…。 育种实践证明， 只有配合力好的不育系才能配出丰产性好的杂交稻组合 ； 只有米质优的不育系才能配 出优质杂交稻组 合 。因此， 不育系的选育在三系杂交稻发展 中起着重要的作用。 本课题组于 １９ 年开始从事水稻三系不育系的选育工作 ， ９１ 经过 １ ５年的探索与实践 ， 相继选育出京福 １ 、 Ａ 京福 ２、 Ａ 京福 ４ 京福 ５ 京福６ 京福７ 京福８ 、 Ａ、 Ａ、 Ａ、 Ａ、 Ａ 京福 ９ Ａ等 ８ 个水稻三系不育系， 分别于２０ 、 ０ 、 ０ ０２２ ４２ ５年通过福建 ０ ０ 省技术鉴定。以京福 １ 京福 ２ Ａ、 Ａ不育系为母体配制的杂交稻组合京福 １ ５７京福 １ ９ ３京福 １ １０京福 ２ 优 ２、 优 ４、 优 ５、 优 ７ 均已通过福建省品种审定（ Ｏ 其中京福 １ ５７ 优 ２ 还通过国家审定 ） 。本文对杂交水稻三系不育系选育实践进行 回 顾和思考 ， 以期为水稻三系不育顾 了杂交水稻三 系不育系 １ ５年来的选育实践， 总结了选育杂交水稻三 系不育系的经验与体会： 一是对
浅谈水稻三系的选育及其杂种优势的利用
浅谈水稻三系的选育及其杂种优势的利用作者：施永祜来源：《农业与技术》2014年第08期摘要：通过对水稻的雄性不育系、保持系、恢复系（俗称水稻三系）的选育，利用水稻在杂交制种时所产生的杂种第一代超亲优势，以达到水稻粮食生产高产稳产的目的。
关键词：水稻；三系选育；不育系；保持系；恢复系；杂交优势；利用中图分类号：S511 文献标识码：A凡是2个具有不同遗传基础的纯合体亲本，进行杂交后所产生的杂种第一代，往往比其双亲有着较强的生产力，这种现象便称之为杂种优势。
具体地说：所谓的杂种优势就是其杂种的第一代在生长势、适应性、抗逆性、生活力、繁殖率、产量以及品质等方面都比其双亲优越。
水稻杂种优势的利用就是把水稻雄性不育系和恢复系，按一定的规定种植在一起，通过自然杂交获得第一代种子后，再将这些种子应用到大田生产的高产优质水稻。
杂种优势一般应具有：高产稳产、植株健壮、根系发达、耐肥抗倒、分蘖力强、适应性广、穗大粒多、千粒重大、米质优良等优点。
杂种优势又通常分为超亲优势、平均优势及竞争优势等3种优势，而水稻杂种优势的利用主要是竞争优势。
通过选育水稻雄性不育系（简称不育系）、雄性不育保持系（简称保持系）、雄性不育恢复系（简称恢复系）的三系法途径，实现水稻杂种优势利用[1]。
1 水稻三系与其相互关系所谓水稻三系，就是指水稻的雄性不育系，雄性不育保持系，雄性不育恢复系。
水稻是典型的自花授粉作物，雌雄同花。
水稻杂种优势的利用，就是利用雄性不育的特性，通过异花授粉的方式来生产出大量杂交种子的方法，其中收效最佳是使用雄性不育系（用A表示）、雄性不育保持系（用B表示）和雄性不育恢复系（用R表示），来配制的杂种一代（用F表示）。
由于这种利用水稻杂种优势的方法，需要不育系、保持系和恢复系的相互配套，通常称之为水稻三系法杂交优势的利用。
运用这种方法培育的杂交水稻简称为三系法杂交水稻。
水稻三系之间关系密切，其中不育系除了雄性器官发育不正常，花粉败育不能自交结实，抽穗吐颈不彻底外，其他性状与保持系基本相同。
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（2）现有与育性有关细胞核基因纯合的四个品系水稻：N（R R）、S（R R）、N（r r）和S（r r）。① 上述四个品系的水稻，也携带着某些其他利于增产的优良性状基因，通过杂交可进一步获得具有杂种优势的种子。请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提出获得杂交种子用于大田生产的最佳方案。②由于雄性不育系不能通过自交的方式得以保持（延续），用于之后的杂交育种，请你选出相应的亲本，以遗传图解的形式，提供保持不育系以用于育种的解决方案。
23.3
不育起点温度越低，受粉时出现雄性可育的情况越少，不易出现自交和杂交种混杂的现象
P ♀A╳♂A P ♀A╳♂H ↓低温条件 ↓高温条件 收获F1种子（获得A水稻） 收获A植株所结种子（即为高产水稻）
资料2：水稻存在雄性不育基因：其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性，是存在于细胞核中的一对等位基因；N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因；只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时，个体才表现为雄性不育。
思考：1.请写出水稻植株与该性状相关的所有基因型2.若要使雄性不育系恢复育性并产生杂种优势，可以选择什么基因型的品系与之杂交？3. 若要使雄性不育系不断繁殖，（让雄性不育系的后代，既保持雄性不育的特性，又能产生不育系种子），可以选择什么基因型的品系与之杂交？
考点二：以细胞核雄性不育系为工具的二系杂交水稻
资料3：研究者培育出光温敏型雄性不育系，其育性受一对隐性核基因（ee）控制而与细胞质无关。该品系水稻在长日照、高于临界温度（23oC）时表现为雄性不育；而在短日照、低于临界温度时表现为雄性可育。思考：依据以上资料，请提出获得杂交种子用于大田生产和保持雄性不育的合理方案。
【典例1】不育系的产生是基因突变的结果，在细胞核和细胞质中都含有决定雄蕊是否可育的基因（如右图）。其中细胞核中的不育基因用r表示，可育基因用R表示，且R对r显性；细胞质中的不育基因用S表示，可育基因用N表示。（1）上述细胞质与细胞核可组成__ 种基因型的细胞。四种基因的关系中，R能够抑制S的表达，即基因型为S(RR)的水稻表现为________；当细胞质基因为N时，无论细胞核中含有可育基因还是不育基因，植株都表现为雄性可育，所以雄性不育系的基因型为________________。
三系杂交水稻原理
三系杂交水稻原理
三系杂交水稻是指利用三个不育系和一个恢复系进行杂交育种的一种方法。
三
系杂交水稻的原理是通过杂交组合，使得杂交后代具有优良的性状，从而提高水稻的产量和品质。
下面将详细介绍三系杂交水稻的原理。
首先，我们需要了解三个不育系的特点。
不育系是指在生殖器官发育过程中出
现某些障碍而不能正常进行有性生殖的植株。
在三系杂交水稻中，分别选取了A、B、R三个不育系。
A不育系是由一个核不育基因控制的，B不育系是由两个核不
育基因控制的，R不育系是由一个细胞质不育基因控制的。
这三个不育系的特点是
互补的，可以使得杂交后代的杂种优势得到充分发挥。
其次，恢复系的作用是恢复杂交后代的育性。
恢复系是指具有恢复不育系育性
的基因型的植株。
在三系杂交水稻中，选取了一个恢复系，其特点是具有恢复不育系育性的基因型。
通过恢复系的作用，可以使得杂交后代具有正常的生殖器官发育，从而保证了杂交后代的育性。
最后，通过三个不育系和一个恢复系的组合，进行杂交育种。
首先，将A不育系与B不育系进行杂交，得到F1代。
然后，再将F1代与R不育系进行杂交，得
到三系杂交水稻的最终产物。
通过这种方法，可以使得杂交后代具有丰富的遗传变异，从而产生更多的优良性状，提高水稻的产量和品质。
总的来说，三系杂交水稻是通过三个不育系和一个恢复系的组合，利用杂交育
种的方法，使得杂交后代具有优良的性状，从而提高水稻的产量和品质。
这种方法在实际生产中具有重要的应用价值，对于解决粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。
情境解读10 三系法杂交水稻
情境10 三系法杂交水稻我国水稻的六大稻区1973年，在各国普遍认为自花授粉的水稻没有杂种优势的情况下，袁隆平带领研究组成功实现杂交水稻三系配套，育成具有根系发达、穗大粒多等优点的强优势杂交水稻。
世界首次。
1976年，杂交水稻迅速扩大到208万亩，并在全国范围开始大面积应用于生产。
中国成为世界第一个在生产上成功利用水稻杂种优势的国家。
1995年，两系法杂交水稻研究取得突破性进展，大面积推广。
中国独创。
1996年开始实施的中国超级稻育种计划，在基础理论和品种选育方面都取得较大进展。
分别于2000、2004、2011、2014年实现了大面积示范亩产700、800、900、1000公斤的“四连跳”。
随后，超级杂交稻最高单产突破每公顷18吨，再次刷新世界纪录。
2002年，中国水稻（籼稻）基因组“精细图”正式完成，标志着我国水稻基因组研究正式进入世界前列，随后鉴定并克隆出控制水稻农艺性状的一系列关键基因。
近年来，我国育种技术推陈出新，与分子生物学、遗传学融合不断加深。
如2018年，由我国科学家李家洋、韩斌、钱前、王永红、黄学辉为代表的研究团队，历时逾20年合作完成的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”项目荣获2017年度国家自然科学奖一等奖。
这项技术将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。
2019年10月，兼有三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由等优点的第三代杂交水稻首次公开测产，亩产达1046.3公斤，表现出株型优良、茎秆粗壮、耐肥抗倒、穗大粒多、籽粒充实饱满、不早衰等特性。
又是世界领先……（一）三系法杂交水稻三系法杂交稻的由来：两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1代优于双亲的现象称为杂种优势。
具体地讲，杂种F1代在生长势、生活力、繁殖率、抗逆性、适应性、产量和品质诸方面比双亲优越。
杂种优势可分为超亲优势、平均优势和竞争优势。
人们常说的杂种优势利用通常是指利用作物的竞争优势。