第三章-4作物育种方法--杂种优势的利用.

1、第四节第四节 作作 物物 育育 种种 方方 法法 一、引种一、引种二、系统育种二、系统育种三、杂交育种三、杂交育种四、杂种优势的利用四、杂种优势的利用五、其他育种方法五、其他育种方法六、生物技术在育种中的应用六、生物技术在育种中的应用四、杂种优势的利用四、杂种优势的利用（一）杂种优势的概念（一）杂种优势的概念指杂交种品种指杂交种品种F F1 1表现出的某些性状或综合性表现出的某些性状或综合性状对其亲本品种状对其亲本品种( (系系) )的优越性。的优越性。（二（二）测定杂种优势的方法测定杂种优势的方法 为了便于研究和利用杂种优势为了便于研究和利用杂种优势 , , 通常采通常采用下列方法度量杂种优

2、势的强弱。用下列方法度量杂种优势的强弱。1 1、中亲优势中亲优势 (mid-parent heter(mid-parent heterososis)is)指指杂交种杂交种 (F1) (F1) 的产量或某一数量性状的平均的产量或某一数量性状的平均值与双亲值与双亲 (P1(P1与与 P2) P2) 同一性状平均值差数同一性状平均值差数的比率。计算公式为的比率。计算公式为 : :中亲优势中亲优势 = = F1 F1 (P1+P2)(P1+P2)/2/2/ / (P1+P2)/2 (P1+P2)/2 100% 100%（二（二）测定杂种优势的方法测定杂种优势的方法2 2、超亲优势超亲优势 (over-

3、parent hetemsis) (over-parent hetemsis) 指杂交种指杂交种(F1)(F1)的产量或某一数量性状的平的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本均值与高值亲本( (H HP) P) 同一性状平均值差数同一性状平均值差数的比率。计算公式为的比率。计算公式为 : :超亲优势 = （F1HP）/ HP100%有些性状在有些性状在 F1F1可能表现出超低值亲本可能表现出超低值亲本 ( (LP)LP)的现象的现象, ,如这些性状也是杂种优势育种如这些性状也是杂种优势育种的目标时的目标时, ,可称为负向的超亲优势。计算公可称为负向的超亲优势。计算公式为式为 : :负向超亲优势

4、 =（F1LP）/LP100%（二（二）测定杂种优势的方法测定杂种优势的方法3 3、超标优势超标优势 (over-standard (over-standard heterosis) heterosis) 指杂交种指杂交种 (F1) (F1) 的产量或某一的产量或某一数量性状的平均值与当地推广品种数量性状的平均值与当地推广品种 (CK) (CK) 同一性状的平均值差数的比率。也有称为同一性状的平均值差数的比率。也有称为竞争优势的。计算公式为竞争优势的。计算公式为 : : 超标优势 = （F1CK）/ CK 100%1. 自花授粉作物和常异花授粉作物自花授粉作物和常异花授粉作物 利用杂种优势的方

5、式主要是品种间杂利用杂种优势的方式主要是品种间杂交交 去雄困难去雄困难（三（三）不同繁殖方式作物不同繁殖方式作物 利用杂种优势的特点利用杂种优势的特点2. 2. 异花授粉作物异花授粉作物 要经过连续多代自交、分离、选择，育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，配制自成纯合的、性状优良的自交系，配制自交系间杂交种。交系间杂交种。3. 3. 无性繁殖作物无性繁殖作物 进行有性杂交后，从杂种一代中选择优进行有性杂交后，从杂种一代中选择优良单株进行无性繁殖。良单株进行无性繁殖。 （四（四）自交系的选育与改良自交系的选育与改良 为了充分发挥杂交种的优势为了充分发挥杂交种的优势,

6、,制种所用制种所用的亲本必须是高度纯合的。但异花授粉作的亲本必须是高度纯合的。但异花授粉作物的品种物的品种, ,实际上是一个杂合群体实际上是一个杂合群体, ,遗传基遗传基础较复杂础较复杂 ; ; 同时在品种群体中同时在品种群体中, ,隐性基因隐性基因常被显性基因所掩盖常被显性基因所掩盖, ,其不良性状不易显现。其不良性状不易显现。通过人工自交通过人工自交 , , 不仅可使基因型纯合不仅可使基因型纯合, ,而而且使性状发生分离且使性状发生分离, ,经过严格选择经过严格选择, ,可使优可使优良性状得到积累和加强。良性状得到积累和加强。（四（四）自交系的自交系的选育选育与改良与改良 自交系就是经过多

7、年、多代连续自交系就是经过多年、多代连续的人工强制自交和单株选择所形成的、的人工强制自交和单株选择所形成的、基因型纯合基因型纯合的、的、性状整齐一致性状整齐一致的自交的自交后代后代, ,它它主要为杂交制种提供亲本主要为杂交制种提供亲本。（四（四）自交系的自交系的选育选育与改良与改良1 1、自交系的选育、自交系的选育 选育自交系是异花授粉作物和常异花授选育自交系是异花授粉作物和常异花授粉作物利用杂种优势的第一步工作。粉作物利用杂种优势的第一步工作。自交系自交系 ( (inbred line) inbred line) 是杂交种的亲是杂交种的亲本本 , , 一般不直接用于生产一般不直接用于生产 ,

8、 , 而只在生产而只在生产商品杂交种时使用。对商品杂交种时使用。对自交系的基本要求自交系的基本要求如下如下 : : （四（四）自交系的自交系的选育选育与改良与改良基因型纯合，表现整齐一致基因型纯合，表现整齐一致具有较高的一般配合力具有较高的一般配合力具有优良的农艺性状具有优良的农艺性状与繁殖制种有关的性状优良与繁殖制种有关的性状优良 自交系的花粉量大，散粉畅自交系的花粉量大，散粉畅 自交系自身产量高自交系自身产量高 自交系雌雄花期协调，结实性好自交系雌雄花期协调，结实性好（四（四）自交系的自交系的选育选育与改良与改良2. 2. 自交系选育自交系选育过程过程选育自交系的原始材料选育自交系的原始材

9、料地方品种和推广品种地方品种和推广品种各类杂交种各类杂交种 综合品种和人工合成群体综合品种和人工合成群体种植原始材料种植原始材料种植原始材料，选择种植原始材料，选择30至至50株，人工套袋自交株，人工套袋自交综合性状良好的植株，继综合性状良好的植株，继续套袋自交续套袋自交S0S1S2通过通过4-6代连续选株自交，代连续选株自交，就可以育成自交系。就可以育成自交系。（四（四）自交系的自交系的选育选育与改良与改良 在自交系存在个别缺点时，在自交系存在个别缺点时，对自交系进一步改良，多采用对自交系进一步改良，多采用回交改良方法。回交改良方法。 （四（四）自交系的选育与自交系的选育与改良改良（五（五）

10、杂种优势利用的途径杂种优势利用的途径人工去雄：人工去雄：难度大，成本较高，但因种植难度大，成本较高，但因种植F1F1时种子用量不大，而收益较高，可行性大。时种子用量不大，而收益较高，可行性大。化学杀雄：化学杀雄：不同植株生殖器官发育非同步性、不同植株生殖器官发育非同步性、气候因素的不稳定性，会对化学杀雄效果的气候因素的不稳定性，会对化学杀雄效果的稳定性产生影响，这种方法不被广泛采用。稳定性产生影响，这种方法不被广泛采用。利用自交不亲和性：利用自交不亲和性：十字花科、禾本科、豆十字花科、禾本科、豆科等科等雄性不育性：雄性不育性：植物中雄蕊败育或不能产生正植物中雄蕊败育或不能产生正常花粉，但雌蕊能

11、接受外来花粉而结实。常花粉，但雌蕊能接受外来花粉而结实。五、其他育种方法五、其他育种方法诱变育种诱变育种倍性育种倍性育种远缘杂交育种远缘杂交育种（一（一）诱变育种：诱变育种： 利用利用物理物理和和化学化学因素诱导因素诱导农作物发生变异，通过选择培农作物发生变异，通过选择培育出新品种。育出新品种。物理诱变的方法：物理诱变的方法：用不同种类的射线处理，如用不同种类的射线处理，如X X射线、射线、中子射线等，应用最多的是中子射线等，应用最多的是射线。射线。射线具有很高的能量，能打断射线具有很高的能量，能打断DNADNA分分子中的某些化学键，引起基因突变或子中的某些化学键，引起基因突变或染色体变异。染

12、色体变异。化学诱变的方法：化学诱变的方法：用一些药剂处理试验材料。用一些药剂处理试验材料。一些药剂如一些药剂如5-5-溴尿嘧啶和溴尿嘧啶和5-5-氨基嘌氨基嘌呤是碱基的类似物，能取代正常碱基呤是碱基的类似物，能取代正常碱基连接到连接到DNADNA长链上，再次复制时产生长链上，再次复制时产生错误配对而形成突变。错误配对而形成突变。诱变处理部位的选择诱变处理部位的选择1.种子种子2.绿色植株绿色植株3.花粉花粉4.子房子房5.合子合子6.营养器官营养器官7.组织培养物组织培养物诱变处理后的选育诱变处理后的选育1 1、诱变的当代植株为、诱变的当代植株为M M1 1，不选择。不选择。 其主要原因：由于

13、辐射和化学试剂使其主要原因：由于辐射和化学试剂使M M1 1存存在着生物学损伤，植株生长较差。在着生物学损伤，植株生长较差。2 2、M M2 2的种植与选择的种植与选择（1 1） M M2 2的种植：根据收获种子的方式的种植：根据收获种子的方式按处理点播按处理点播（2 2） M M2 2的选择：是选择的关键世代。的选择：是选择的关键世代。倍倍 性性 育育 种种 人工诱发植物染色体数目发人工诱发植物染色体数目发生变异，以其所产生的遗传效应生变异，以其所产生的遗传效应为根据的育种技术。为根据的育种技术。 染色体组：染色体组：一个属内，各个种特一个属内，各个种特有的、维持生物体生存最低限度有的、维持

14、生物体生存最低限度数目的一组染色体。数目的一组染色体。多倍体的概念多倍体的概念 染色体基数：一组染色体组内的染色体基数：一组染色体组内的染色体数目以染色体数目以X表示表示 高粱高粱 X=10 小麦小麦 X=7 棉属棉属 X=13 玉米玉米 X=10 甘薯甘薯 X=15 豌豆豌豆 X=7 稻属稻属X=12二倍体二倍体: 体细胞具有两组染色体组的生物体体细胞具有两组染色体组的生物体 一粒小麦一粒小麦 2n=2X=14 水稻水稻 2n=2X=24 玉米玉米 2n=2X=20多倍体：体细胞具有多倍体：体细胞具有3个或个或3个以上染色体个以上染色体组组 的生物体。的生物体。 二粒小麦二粒小麦 2n=4X

15、=28 普通小麦普通小麦 2n=6X=42 陆地棉陆地棉 2n=4X=521.产生同源多倍体，获得植物某些器官的产生同源多倍体，获得植物某些器官的巨大型。巨大型。2.创造异源多倍体，克服远缘杂交的困难，创造异源多倍体，克服远缘杂交的困难，综合远缘种、属植物的优良性状。综合远缘种、属植物的优良性状。3.诱导异源多倍体，作为种属间的遗传桥诱导异源多倍体，作为种属间的遗传桥梁，进行基因转移或渐渗。梁，进行基因转移或渐渗。 多倍体的育种意义多倍体的育种意义人工诱导多倍体的途径和方法人工诱导多倍体的途径和方法 途径途径自然诱导自然诱导人工诱导人工诱导物理因素诱导物理因素诱导化学因素诱导化学因素诱导物理因

16、素诱导：物理因素诱导： 温度骤变温度骤变 机械创伤机械创伤 电离和非电离辐射电离和非电离辐射 离心力等离心力等化学因素诱导：化学因素诱导： 化学药剂：秋水仙素；富民农；吲哚乙酸化学药剂：秋水仙素；富民农；吲哚乙酸 方法：浸渍法；滴液法；注射法；涂抹法方法：浸渍法；滴液法；注射法；涂抹法异源多倍体小黑麦异源多倍体小黑麦三单倍体甜菜和三倍体西瓜三单倍体甜菜和三倍体西瓜同源四倍体黑麦，同源四倍体葡萄同源四倍体黑麦，同源四倍体葡萄人工诱导多倍体在生产上的应用人工诱导多倍体在生产上的应用远缘杂交育种远缘杂交育种不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间杂交。杂交。属间杂交：玉米属间杂交：玉米高粱；水稻高粱；水稻玉米；玉米； 小麦小麦大麦；小麦大麦；小麦黑麦黑麦种间杂交：种间杂交： 陆地棉陆地棉海岛棉；普通小麦海岛棉；普通小麦硬粒小硬粒小麦麦亚种间杂交（亚远缘杂交）亚种间杂交（亚远缘杂交） ： 籼稻籼稻梗稻梗稻远缘杂交的意义和作用远缘杂交的意义和作用1.将异源种属植物有利性状引入栽培作物品种将异源种属植物有利性状引入栽培作物品种2.创造新物种创造新物种4.诱导单倍体诱导单