第二章种子生产的基本原理试卷.ppt

三、杂种优势理论与杂交种种子生产 （一）杂种优势的概念 杂种优势（heterosis）是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种1代（F1），在生长势、生活力、繁殖力、适应性以及产量、品质等方面比其双亲优越的现象。 在植物种植上利用杂种优势，可大幅度提高产量和改良品质。 杂种优势利用的简史与现状 1761～1766 Ko1reuter，烟草杂交发现杂种优势，并提出利用杂交种 1865 Mendel，豌豆杂交，杂种活力 1866～1876 Darwin，玉米杂交和自交，异花授粉有利、自花授粉有害 1908 Shull 玉米自交系间杂交，杂种优势 ，方法体系建立 玉米成为生产中利用杂种优势的第一个代表性作物, 自交系产量低，成本高，未能投入生产。 美国玉米杂交种利用历史 1918 Jones 双交种商品化生产; 1960 以前,双交种主要,部分三交种/群体品种; 1963 后，单交种推广。 美国历年玉米杂交种面积 1934 ，0.40%； 1944 ，56%； 1956 ，普及 我国玉米杂种优势利用 始于20世纪30年代 1950 品种间杂种品种 1960 推广双交种 1970后 推广单交种 1980 普及单交种 常异花授粉作物中最早成功利用杂种优势, 最早利用CMS不育系大面积配制杂种的作物。 Stephens 1954 ; 美国1957年杂交种商品化，很快普及; 我国通过引进种质，1960年代育种杂交种。 杂交高粱 世界杂交水稻研究始于1950年代, 我国于1964年开始 70年代前期 三系配套（1973）； 70年代中期 开始推广杂交水稻（1976，汕优63，珍汕97A/明恢63）; CMS三系配制杂种为主,光温敏雄性不育系二系法配制杂种为辅（1995,两优培九）,(培矮63S/9311）; 增产20%左右, 全国杂交水稻年种植面积约占水稻总面积的50%（籼稻为主）, 产量则占60%。 杂交水稻 （二）杂种优势的遗传理论 关于杂种优势的遗传原理，目前有显性和超显性两种假说。 1．显性假说（dominance hypothesis） 这一假说认为，杂种优势是由双亲的显性基因全部聚集在杂种中所起的互补作用。以玉米为例，假定两个玉米自交系有5对基因互为显隐性关系，且位于同一对染色体上，其基因型为AAbbCCDDee和aaBBccddEE；这两个自交系杂交产生的杂种1代的基因型就应为AaBbCcDdEe。再假定各隐性纯合基因如aa对性状发育的作用为1，而各显性纯合基因如AA和杂合基因如Aa的作用为2，那么，其亲本的作用力分别为8和7，杂种1代的作用力则为10。由此可见，由于显性基因的作用，F1比双亲有着显著优势。 2．超显性假说（duperdominance hypothesis） 认为杂种优势来源于双亲的异质结合所引起的基因间的互作，也称等位基因异质结合假说。依据这一假说，等位基因间是复杂的互作关系，而不是单纯的显隐性关系，且杂合等位基因间的相互作用要大于纯合等位基因间的作用。如有两个玉米自交系，各有5对基因a1a1b1b1c1c1d1d1e1e1和a2a2b2b2c2c2d2d2e2e2与生长量有关，杂交1代的基因型为a1a2b1b2c1c2d1d2e1e2。假定一对纯合等位基因a1a1能支配一种代谢功能，生长量也为1个单位；杂种为杂合等位基因a1a2时，将能同时支配a1和a2所支配的两种代谢功能，生长量可超过亲本达到2。如此计算，上述两亲本的生长量各是5，而其杂交种的生长量为10，F1具明显超亲优势。 （三）杂交种种子生产的特点 尽管杂种优势是生物界的普遍现象，但杂种优势的表现却因组合不同、性状不同、环境条件不同而呈现复杂多样性。从基因型看，自交系间的杂种优势要强于自由授粉品种的杂种优势。同为自交系，不同组合间的杂种优势，差异也很大。从性状上看，一般综合性状上往往表现为较强的杂种优势，而在某些单一性状上有时并无优势。因此，进行杂交制种，各组合间必须进行严格的隔离。 F1优势：杂种优势的强弱，还与亲本间的亲缘关系、生态类型、地理距离及性状有关，一般差异大且性状具有互补性时，其F1优势较强。在双亲的亲缘关系和性状有一定差异前提下，基因型的纯度愈高，则杂种优势愈强。 F2衰退：F2及以后世代的衰退（depression of heterosis）。与F1相比，F2及以后世代在生长势、生活力、抗逆性、产量等方面都表现显著的下降，且亲本的纯度愈高，F1的优势愈大，F2及以后世代的衰退就愈明显，这是由