杂种优势及其利用ppt课件

1、1 杂种优势及其利用杂种优势及其利用杂种优势利用概况杂种优势利用概况杂交种子的生产杂交种子的生产杂种优势表现的特点杂种优势表现的特点杂种优势的利用原则杂种优势的利用原则2杂种优势自交衰退一、概念一、概念杂杂交交自自交交杂种第杂种第1代的优势表现：代的优势表现：根系发达，长势旺盛抗逆性强，适应性广经济性状好，产量高品质优良，经济价值高34二、杂种优势的遗传学解释1 达尔文经过近达尔文经过近10年研年研究究1866 -1876年），发年），发现异交有益，自交有害现异交有益，自交有害，并认为杂种优势的产，并认为杂种优势的产生是不同遗传成分的有生是不同遗传成分的有机体杂交后的结果机体杂交后的结果5A

2、b aB显性假说显性假说 A b a B A b a B 1 1显性假说显性假说 控制不良性状。6 b1a1a2b2超显性假说超显性假说 a1 b1 a2 b 2 a1 b 1 a2 b 22 2超显性假说超显性假说 7 b1a1a2b2 a1 b1 a2 b 2 a1 b 1 a2 b 23 3上位性假说上位性假说 8 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 1 Q 2 Q 3 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 72 2 数量性状位点及其互作方式为显性假说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和超显性假说提供了证据19921992年，年，stuberstube

3、r报报道超显性是玉米杂道超显性是玉米杂种优势的遗传基础种优势的遗传基础20192019年，年，xiaoxiao报道显性是报道显性是水稻杂种优势的遗传基础水稻杂种优势的遗传基础20192019年，年，YuYu报道上位性是报道上位性是水稻杂种优势的遗传基础水稻杂种优势的遗传基础9代谢调控3、杂种优势的分子机理、杂种优势的分子机理10相同点相异点基本原理和采用的手段相同11一个个体的遗传组成所固有的遗传信息，它所含的基因位点数是一定的，能稳定地传递给后代。也就是说各位点的基因各自所控制的遗传效应是相对独立地传递到下一代中的，在后代中它们表现为简单的相加关系。AabBccABcAbcaBcabc即无论

4、是A、a、B还是b，它们传递到下一代基本不会改变，A还是A，无论亲本间发生杂交与否，它本身所含的遗传信息不变。所有这些效应的积加构成加性效应。亲本携带的优良基因多，它与其它个体配组产生的优良性状也就多，表现为一般配合力好。12aabBCcAAbbccaabBcc 。 在各个不同的亲本个体中下述三种遗传效应在各种基因间发生或说出现的几率是不定的，也就是说三者出现的机会不等，从而各亲本杂交所产生的后代在最终的性状表达上各不相同，即产生的优势不同，表现为各自配组的特殊配合力不同。同加性效应一起产生杂种优势 虽然各个亲本所携带的遗传信息能稳定传递到后代，它们在各自的位点上出现的机会不同，或者它们之间的

5、关系表现的机会不同。AaBBcc1314三、杂种优势利用概况三、杂种优势利用概况 G.H.Shull(1914)G.H.Shull(1914)首次提出杂种优势术语；首次提出杂种优势术语； H Pearson(1932)H Pearson(1932)首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一代；代； D.F.Jones(1943)D.F.Jones(1943)利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代；利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代；日本：番茄、白菜、甘日本：番茄、白菜、甘蓝杂蓝杂交交种种品品种种的的种种植面植面积积占同占同类类作物栽培面作物栽培面积积的的909

6、0以上，以上，黄黄瓜瓜为为100100。美美国国：胡：胡萝萝卜、洋葱、卜、洋葱、黄黄瓜瓜杂种杂种一代占一代占8585左右，菠菜左右，菠菜为为100100。春夏王春夏王大棚大根大棚大根( (一代交配一代交配) )东亚东亚密刺密刺1 1）改良牛角椒改良牛角椒F1F1）15花卉杂种优势育种的成就花卉杂种优势育种的成就16中中国杂种优势国杂种优势的利用的利用 从50年代开始研究园艺植物杂种优势的利用； 70年代以来甘蓝、白菜、番茄、茄子、辣椒、黄瓜、西瓜、甜瓜等的杂交种品种已大面积应用于生产； 据不完全统计，已育成 20 种园艺植物的杂交种品种400 余个。红红丁丁萝萝卜卜F1F1）旭旭红红F1F1）

7、小小青青翠油菜翠油菜F1F1）17东东方王子方王子F1F1）东东方明珠方明珠F1F1）紫云紫云F1F1）1819四、杂种优势表现的特点四、杂种优势表现的特点 杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同而呈现复杂多样性。而呈现复杂多样性。 从基因型看，自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉从基因型看，自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉品种间的杂种优势；不同自交系组合间的杂种优势，也品种间的杂种优势；不同自交系组合间的杂种优势，也有很大差异。有很大差异。 从性状看也是不一致的，在一些综合性状上往往表现为从性状看也是不一致的，在一些综合性状上往往

8、表现为较强的杂种优势，而在一些单一性状上个别组合的果重较强的杂种优势，而在一些单一性状上个别组合的果重还存在负向优势。还存在负向优势。（一复杂性（一复杂性20（二杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切（二杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切 一般来说，当亲本自然杂交亲和前提下，亲本间的亲缘关一般来说，当亲本自然杂交亲和前提下，亲本间的亲缘关系、生态类型、地理距离及性状上差异大且性状具有互补系、生态类型、地理距离及性状上差异大且性状具有互补性时，其性时，其F1F1优势往往较强。优势往往较强。21（三（三F2F2及以后世代杂种优势的衰退及以后世代杂种优势的衰退 F1F1群体间基因型的高度

9、杂合及表现型的整齐一致性群体间基因型的高度杂合及表现型的整齐一致性是构成强杂种优势的基本条件。是构成强杂种优势的基本条件。 F2F2及以后世代的基因分离重组则破坏了这个基本条及以后世代的基因分离重组则破坏了这个基本条件。基因的分离也导致了表现型的不一致。件。基因的分离也导致了表现型的不一致。22五、杂种优势的利用原则五、杂种优势的利用原则要选择优良的杂交组合杂交种）；要选择优良的杂交组合杂交种）；要采用严格而规范的杂交制种技术；要采用严格而规范的杂交制种技术；要提高和保持亲本纯度和种性。要提高和保持亲本纯度和种性。 杂交制种：农业生产上，利用杂种优势年年配制杂交杂交制种：农业生产上，利用杂种优

10、势年年配制杂交1代代种子供生产上应用的过程，称为杂交制种，简称制种。种子供生产上应用的过程，称为杂交制种，简称制种。制种应注意以下原则：制种应注意以下原则：23利用化学去雄剂的制种法利用化学去雄剂的制种法人工去雄法制种人工去雄法制种六、杂交种子的生产六、杂交种子的生产利用苗期标记性状的的制种法利用苗期标记性状的的制种法利用自交不亲和系制种利用自交不亲和系制种利用雄性不育系制种利用雄性不育系制种1 1、人工去雄制种、人工去雄制种 把母本行的雄株拔掉雌雄异株）把母本行的雄株拔掉雌雄异株） 把母株上的雄花去掉雌雄同株异花）把母株上的雄花去掉雌雄同株异花） 人工去掉雄蕊完全花）人工去掉雄蕊完全花） 对

11、于花器较大，授粉一朵花，所结种对于花器较大，授粉一朵花，所结种子数比较多的茄科、葫芦科园艺作物子数比较多的茄科、葫芦科园艺作物, , 人工去人工去雄完全可以采用。雄完全可以采用。24252 2、化学去雄剂的制种法、化学去雄剂的制种法26它是不经人工去雄, 选用某种化学药剂, 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, 造成生理不育, 以达到去雄的目的27化学杀雄剂：二氯乙酸、二氯丙酸达拉朋）、三氯丙酸、三磺苯甲酸TIBA）、乙烯利、顺丁烯二酸联胺MH）、2，4-D、核酸钠、萘乙酸NAA）、矮壮素等具有一定的杀雄效果。28所谓适宜的施用时期，是指能诱导最大的雄性不育度，而对雌

12、蕊育性无影响或影响甚小，并不产生或极少产生其他不良效应的施用时期。选择适合的去雄剂；选择适宜的时期；选择浓度和剂量。293 3、利用苗期标记性状制种、利用苗期标记性状制种苗期标记性状苗期标记性状在幼苗期用来区别真假杂种的隐性性状1、稳定遗传的隐性质量性状2、必须在苗期出现3、极易目测辨认母本具有苗期母本具有苗期隐隐性性性性状状，父本具有相，父本具有相对应对应的的显显性性性性状状。3031 选用具有苗期隐性性状的品系作母本如番茄的薯选用具有苗期隐性性状的品系作母本如番茄的薯叶、大白菜的无毛等与具有显性性状的父本进行叶、大白菜的无毛等与具有显性性状的父本进行不去雄的人工杂交或自然杂交，在杂种幼苗中

13、通过不去雄的人工杂交或自然杂交，在杂种幼苗中通过间苗淘汰那些表现隐性性状的假杂种。间苗淘汰那些表现隐性性状的假杂种。 例如大白菜有毛、无毛是一对质量性状，有毛是显性，无毛是隐性。 有毛纯合亲本与无毛纯合亲本F1全部有毛， 若用无毛系统作母本时，F1中有毛株是杂种，无毛株是假杂种，应予淘汰。32母母本本繁繁殖殖圃圃父父本本繁繁殖殖圃圃F1F1种种子子 F1 F1制制种种田：在制田：在制种区内种区内，父母本按，父母本按1 1：2 23 3的行比的行比种种植，任其自植，任其自由授粉。在母本上所收由授粉。在母本上所收获获的的种种子子为杂种为杂种一代一代种种子。子。种种植植F1F1时时，在苗，在苗床中床

14、中将将具有母本具有母本隐隐性性性性状状的假的假杂种杂种拔除。拔除。生生产产田田334 4、利用自交不亲和性制种、利用自交不亲和性制种指两性花植物，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通过连续多代自交选择，可育成具有自交不亲和性特点，且能稳定遗传的自交系3435二二) ) 利用自交不亲和的意义利用自交不亲和的意义 自交不亲和在十字花科作物中普遍存在。自交不亲和在十字花科作物中普遍存在。 利用自交不亲和系，可省去人工去雄操作用工，获得高利用自交不亲和系，可省去人工去雄操作用工，获得高质量质量F1F1种子。同时，正确选育正反交一致的组合，还可种子。

15、同时，正确选育正反交一致的组合，还可获得比采用雄性不育系更高的获得比采用雄性不育系更高的F1F1种子产量，降低成本。种子产量，降低成本。3637异型不亲和示意图异型不亲和示意图-二形花柱二形花柱38异型不亲和示意图异型不亲和示意图-三形花柱三形花柱39四利用自交不亲和系制种的方法四利用自交不亲和系制种的方法 将亲本隔行种植采种，花期放蜂及不良天将亲本隔行种植采种，花期放蜂及不良天气人工辅助授粉。种子混收或分收。气人工辅助授粉。种子混收或分收。40父本繁殖区制 种 区：2-4：1蕾期自交留种蕾期自交留种其余株成熟后其余株成熟后去杂去劣混留去杂去劣混留严选去劣严选去劣优株套袋姊妹交优株套袋姊妹交花

16、期杂交得花期杂交得F1下年从从SI上收获杂种一代种子上收获杂种一代种子41 优点：仅需一种自交不亲和系，父本选择范围广，易选出优点：仅需一种自交不亲和系，父本选择范围广，易选出配合力高的组合。配合力高的组合。 缺点：父本上收获的种子不能用于生产。缺点：父本上收获的种子不能用于生产。 每年至少需设两个隔离区：每年至少需设两个隔离区： 制种区制种区: : 花前花前2-42-4天，母本蕾期人工授粉、套袋，以繁天，母本蕾期人工授粉、套袋，以繁殖自交不亲和系。殖自交不亲和系。 父本繁殖区父本繁殖区: :典型单株间姊妹交、套袋，供下年繁殖父典型单株间姊妹交、套袋，供下年繁殖父本用。其余单株种子，供下年制种

17、的父本用。本用。其余单株种子，供下年制种的父本用。 42注：共同的特点是父母本上都可收F143 优点：可同时从父、母本上收获种子。优点：可同时从父、母本上收获种子。 缺点：需同时选育两种不同基因型的自交不亲和系，使经济缺点：需同时选育两种不同基因型的自交不亲和系，使经济性状的选择和配合力的组合受到很大限制。性状的选择和配合力的组合受到很大限制。 隔离区设置隔离区设置 1 1个时，从父、母本上分别收获蕾期自交种子，供繁殖自个时，从父、母本上分别收获蕾期自交种子，供繁殖自交系用；交系用； 2 2个时，父本另设繁殖区；个时，父本另设繁殖区； 3 3个时，为制种区、母本繁殖区、父本繁殖区。个时，为制种

18、区、母本繁殖区、父本繁殖区。 44两性花植物中，雄性器官表现退化、畸形或丧失两性花植物中，雄性器官表现退化、畸形或丧失功能的现象。功能的现象。对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性稳定的系统，该系统即雄性不育系，简称不育系稳定的系统，该系统即雄性不育系，简称不育系或或A A系。系。5 5、利用雄性不育系制种、利用雄性不育系制种45核不育型核不育型 (Genetic male sterility, GMS) 核质互作不育型核质互作不育型 (Cytoplasmic-genic male sterility,CMS）细胞质不育型细胞质不育型 (cytop

19、lasmic male sterility)46省去了人工去雄省去了人工去雄提高杂种一代种子质量提高杂种一代种子质量为一些因花器小，人工去雄困难的十字为一些因花器小，人工去雄困难的十字花科、百合科、伞形科等园艺植物的杂花科、百合科、伞形科等园艺植物的杂种优势利用开辟了新途径种优势利用开辟了新途径47 既能筛选到保持系，又能找到恢复系，可以实现既能筛选到保持系，又能找到恢复系，可以实现“三系三系配套，是以果实或种子为产品的农作物较理想的不育类型。配套，是以果实或种子为产品的农作物较理想的不育类型。 当蔬菜的产品器官是营养体时，无需筛选恢复系。当蔬菜的产品器官是营养体时，无需筛选恢复系。481 1

20、概概 念念 雄性不育系简称不育系或雄性不育系简称不育系或A A系）系） 指具有雄性不育的特性且能稳定遗传的纯合系统。指具有雄性不育的特性且能稳定遗传的纯合系统。 雄性不育保持系简称保持系或雄性不育保持系简称保持系或B B系）系） 用来给雄性不育系授粉，使每个后代植株继续保持着雄用来给雄性不育系授粉，使每个后代植株继续保持着雄性不育特性的纯合自交系。性不育特性的纯合自交系。 雄性不育恢复系简称恢复系或雄性不育恢复系简称恢复系或C C系）系） 用来给雄性不育系授粉，使杂种一代品种群体中每个植用来给雄性不育系授粉，使杂种一代品种群体中每个植株恢复雄性繁殖能力的纯合自交系。株恢复雄性繁殖能力的纯合自交

21、系。492 2CMSCMS系不育系和保持系的选育系不育系和保持系的选育A. 测交筛选保持系测交筛选保持系测交筛选保持系的程序测交筛选保持系的程序: : 在获得原始雄性不育株的品种群体在获得原始雄性不育株的品种群体或其他品种群体中，选择若干经济性状良好的植株，分别作或其他品种群体中，选择若干经济性状良好的植株，分别作两种交配，一是测交，测定各个父本株对雄性不育性的保持两种交配，一是测交，测定各个父本株对雄性不育性的保持能力，二是各个父本株自交，繁殖后代。能力，二是各个父本株自交，繁殖后代。50测交筛选保持系示意图测交筛选保持系示意图 父父 本本母本母本自交后代育性分离自交后代育性分离 父本株父本

22、株S0代）代）原始不育株原始不育株 S (msms)Nmsms）（1）（3）（2）NMsMs）SMsMs）1SMsMs） 2S(Msms) 1S(msms) (1)S (msms)全是不育株该全是不育株该F1为雄性不育系。为雄性不育系。父本为保持系）。父本为保持系）。（3）1S (Msms) 1S (msms)育性分离织育性分离织(继继续筛选）续筛选）（2）S (Msms)全部是可育全部是可育株 的 组 合株 的 组 合淘汰）淘汰）S1代群体代群体Nmsms） NMsMs）SMsMs） (BC1代代) S (msms)不育系不育系N (msms)保持系保持系 S (Msms) 全可育全可育 N

23、 (MsMs)全可育全可育全可育全可育育性分离育性分离 S1S1全可育全可育S (msms)N (msms)S (msms)N (MsMs)S (msms)N (Msms)NMsms） SMsms）选杂交育性分离的不育株与选杂交育性分离的不育株与自交后代全可育的可育株杂交自交后代全可育的可育株杂交自交后代全部可育，杂交后代不育，保持系自交后代全部可育，杂交后代不育，保持系自交和杂交后代全部是可育株，自交和杂交后代全部是可育株，淘汰淘汰自交后代全部是可育株自交后代全部是可育株恢复系恢复系NMsMs）、）、SMsMs）51B.人工合成保持系人工合成保持系 人工合成保持系人工合成保持系: : 采用人

24、工杂交的方法，把不育株采用人工杂交的方法，把不育株S(msmS(msms)s)的核基因转移到恢复系的核基因转移到恢复系N(MsMs)N(MsMs)的可育细胞质中，即人的可育细胞质中，即人工合成出保持系工合成出保持系N(msms)N(msms)。 52S1代群体代群体NMsMs）SMsms）S (Msms)全可育父本株父本株S0代）代）原始不育株原始不育株 S (msms)NMsMs） NMsMs）S (Msms)NMsMs）N(Msms）SMsms） Smsms）1S(msms） 2S(Msms) 1S(MsMs)S (msms)不育系不育系1S (Msms) 1S (msms)N(msms)保持系保持系 N(MsMs） 1Nmsms） 2N(Msms) 1N(MsMs) 全可育全可育恢复系恢复系NMsMs）S(msms)-N(MsMs)- N (msms)53选经济性状好、配合力选经济性状好、配合力高的品种与不育系测交，高的品种与