杂种优势的利用报告人：胡思远目录 1.杂种优势的概念和遗传原理 2.杂种优势的分类及表现 3.杂种优势的度量 4.杂种品种的选育 5.杂种优势的利用方法1.杂种优势的概念和遗传原理杂种优势自交衰退两个遗传组成不两个遗传组成不 同的亲本杂交产同的亲本杂交产 生的生的F F1 1植株在生植株在生 活力、生长势、活力、生长势、 抗逆性和丰产性抗逆性和丰产性 等方面超过双亲等方面超过双亲 的现象的现象异花授粉植物连续自异花授粉植物连续自 交多代出现生理机能交多代出现生理机能 衰退，如植株生长势衰退，如植株生长势 及抗性减弱，生活力及抗性减弱，生活力 下降，经济性状退化下降，经济性状退化 ，产量降低的现象，产量降低的现象杂 交显显 性性自 交隐隐 性性1.1 杂种优势概念1.杂种优势的概念和遗传原理1.2 杂种优势遗传原理1.2.1显性假说（dominance hypothesis）1.2.2超显性假说（overdominance hypothesis ）1.2杂种优势的遗传原理1.2.1 显性假说优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基 因间这些显性效应的累积作用。DAA bb cc Ddaa BB CC dA b c Dda B CDAA bb cc Ddaa BB CC dP1P2F1P1P21.2杂种优势的遗传原理1.2.2 超显性假说优势来源于等位基因间的互作，基因间无显、隐 关系。若在一基因位点上存在若干复等位基因，那么a1a2 a1a3 a1a4 . anan-1a1a1 a2a2 a3a3 . ananAaAA和aa2.杂种优势表现特性2.1 杂种优势的普遍性2.2 杂种优势的复杂性2.1杂种优势的普遍性杂种优势是指杂种F1表现出的某些性状 或综合性状比其亲本优越的现象。从育种学的角度出发，主要是指以产量 性状为主的育种目标性状方面比亲本具有明 显的优越性或超过亲本的相应的性状。2.1杂种优势的普遍性杂种优势是生物界的普遍现象，几乎所 有的生物都可见到这种现象，杂种优势的表 现是多方面的，主要在以下几个方面：1、生长势和营养体：杂种在营养生长方 面表现出苗势旺，成株生长势强，枝繁叶茂 ，营养体增大，持绿期延长等；2、抗逆性和适应性：杂种的适应性、抗 病、虫性、对不良环境条件的抗性都增强；2.1杂种优势的普遍性3、生理功能强盛：杂种的光合能力提高 ，有效光合期延长，光合面积与光合势增加 ，呼吸强度降低，同化产物分配优化与灌浆 过程延长等；4、产量与产量因素方面：结实器官增大 ，结实性强，果实与籽粒产量高；5、品质方面：某些性状的有效成分含量 提高，成熟期一致，产品外观品质和整齐度 高；2.1杂种优势的普遍性6、生理生化表现方面：如番茄杂交种的 吡哆醇和尼古肼胺的合成能力大于亲本，诸 多作物杂种表现出线粒体互补和叶绿体互补 ，水稻杂种同功酶出现互补带、杂合带。杂种优势的上述各种表现并不一定会同时 出现，在利用杂种优势时，可以偏重于某一 方面，如蔬菜类作物应以营养体产量为主， 而粮食作物应以籽粒产量为主。2.1杂种优势的普遍性驴骡的特点：公马与母驴所生，结合了较多驴的优点 和一部分马的优点，不仅耐力很强，力量较大，食量还一 般。可使用30年左右，性情温顺而倔强。马骡的特点：公驴与母马所生，长的像马，食量较大 ，力量很大，耐力很强。性情急躁了却很聪明，能善解人 意，不过仅仅能使用20年左右。2.1杂种优势的普遍性西门塔尔X利木赞X本地牛(西利本)、夏洛莱X利木赞X 本地牛(夏利本)、利木赞X西门塔尔X本地牛(利西本)、利 木赞X利木赞X本地牛(利杂二代)三元杂交牛的生长发育较快，以西利本的体形最大， 夏利本增长速度最快。 三元杂交肉牛在高档肉生产上比 利杂二代表现出更强的杂交优势，其中以利西本的屠宰成 绩最高，产肉能力最强，其次为西利本。2.1杂种优势的普遍性1906年日本的外山龟太郎提倡在蚕业生产上推广应用 杂交一代（F1），并大面积的应用。我国在本世纪20年代开始普及杂交一代蚕种，现在我 国生产上应用的桑蚕品种均为杂交一代蚕种。家蚕一代杂交种比两亲原种的适应性广、生命力 强、茧丝量多、一致性好。2.1杂种优势的普遍性早 熟优 质 晚 熟优 质 早 熟种间杂交种德国学者Kolreuter （1761 -1766 ）报道烟草种间 杂交种具有杂种优势。普通烟草（Nicotiana tabacum）心叶烟草（ Nicotiana glutinosa）2.1杂种优势的普遍性品种间杂交种：利用两个自然授粉的品种相杂交 ，取 材方便，育种时间短，制种简便，一般较增产10 % 20% 。品种与自交系杂交种：是用当地最优良的品种与一个 自交系杂交而成。一般增产15%左右，选育简单，制种简 便。单交种：两个不同的自交系杂交而成。一般增产20 % 30% 。植株整齐，生长健壮，增产潜力大，但制种产量 较低，成本较高。双交种：是由四个自交系先配成两个单交种，再以两 个单交种杂交而成。整齐度不及单交种，制种较复杂，但 制种产量高，种子成本低。2.1杂种优势的普遍性单交种单交种双交种2.1杂种优势的普遍性1948年，美国Stephens用“矮生黄迈罗”与“得克萨 斯黑壳卡佛尔”作正反交，发现并育成了质-核互作型的 雄性不育系高粱。1953年，已获得了几个康拜因卡佛尔雄性不育株（ CK60A，即后来繁殖的Tx3197A）。 1954 1954年，年，育成3197A不育系，并实现了三系配套。 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20 % 25% 。2.1杂种优势的普遍性杂交水稻，是由两个具不同遗传特性的水稻品种或类 型，一个作为母本，一个作为父本，经有性杂交之后而产 生的一种新的杂合体。这一种杂种的第一代，在生产优 势、适应性与经济性等方面胜过母本以及父本，具“中大 穗、粒多、粒重”三重优势。2.1杂种优势的普遍性杂交小麦被认为是今后大幅提高小麦产量的首选途径 和高技术种业竞争的焦点。由我国独创的二系法杂交小麦 技术体系率先取得重大突破。二系杂交小麦具有丰产、稳产、抗逆性强、适应性广 等优点，特别是在逆境下的杂种优势更加显著。2.1杂种优势的普遍性杂交花卉可以产生独特的花色、花 型、株型等，大大提高了花卉的观赏价 值。2.2杂种优势的复杂性杂种优势是生物界的普遍现象，凡是能进行有 性生殖的生物，都能见到杂种优势的现象。但是， 杂种优势又是复杂的生物现象，它既受到遗传基础 的影响，也受到环境条件的影响，其特点为：1、在亲本杂交亲和的范围内，杂种优势与双亲 的亲缘关系、生态类型、性状差异程度等密切相 关。2、杂种优势与亲本间性状的互补密切相关3、杂种优势与双亲基因型的纯合度密切相关。2.2杂种优势的复杂性4、杂种优势与环境条件有密切关系；杂种优势 多数表现为数量性状，因此，受环境条件的影响很 大。因此，对于异花授粉作物和常异花授粉作物， 为了利用杂种优势，必须首先选育优良的IBL或纯系 品种，在亲本繁殖和杂交制种时，必须采取严格的 隔离保纯防杂措施。 2.2杂种优势的复杂性三、F2及以后世代杂种优势的衰退F1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。F2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。3.杂种优势的度量一、超中优势指杂交种（F1）的产量或某一数量性状的 平均值与双亲（P1或P2）同一性状之和平均值 差数的比率。H = 100%F1-(P1+ P2)/2(P1 + P2)/23.杂种优势的度量二、超亲优势指杂交种（F1）的产量或某一数量性状的 平均值与高值亲本（Ph）同一性状平均值差数 的比率。H = 100%F1 - PhPh3.杂种优势的度量三、超标优势也称竞争优势。指杂交种（F1）的产量或 某一数量性状的平均值与当地推广品种（CK ）同一性状的平均值差数的比率。H = 100%F1- CKCK3.杂种优势的度量四、杂种优势指数指杂交种某一数量性状的平均值与双亲同一性 状的平均值的比值，也用百分率表示。H = 100%F1（P1 + P2）/23.杂种优势的度量五、离中优势又叫平均显性度。指双亲平均数之差的一半衡 量F1优势的方法。H = 100%F1-（P1+P2)/2（P1- P2）/24.杂种品种的选育一、利用杂种优势必需的基本条件1、有基因型纯合度高的优良亲本和强优 势的杂交组合2、异交结实率高3、繁殖与制种程序简单易行，种子生产 成本低4.杂种品种的选育二、亲本选配为了发挥杂种的优势，用于制种的亲本 在遗传上必须是高度纯合的。双亲基因型的 纯合度越高，杂种的一致性就越好，优势也 就越大。优良亲本是获得强优势杂种品种的基础 ，对于异花授粉作物和常异花授粉作物而言 ，选育自交系是利用杂种优势的第一步工 作。4.杂种品种的选育1、杂种亲本的基本要求杂种的亲本一般为纯系或自交系，多不直接用 于生产，而只是在生产商品杂种种子时使用 ，对纯系或自交系的基本要求如下：a.基因型纯合度高；b.具有较高的一般配合力；c.具有优良的农艺性状；d.亲本自身产量高、开花习性符合制种要 求。4.杂种品种的选育2、杂种亲本的选育对自花授粉作物而言，一般的品种基本 上都是自交系品种，因此无须经过多代的自 交即可直接筛选出基因型纯合度高的亲本； 对常异花授粉作物而言，需经过2-3代的自交 即可获得自交系。4.杂种品种的选育对于异花授粉作物而言，生产上种植的品 种实际上是一个杂合的群体，因此，要通过 自交，一方面使基因型纯合，另一方面使优 良性状得以积累和加强。所以必须经过多代 的自交与选择才能获得纯度高的杂种亲本自 交系。自交系（IBL）是经过多年多代的连续人 工强迫自交和单株选择所形成的基因型纯 合、性状整齐一致的自交后代，它主要是为 杂交制种提供亲本。选育自交系的方法如下 ：4.杂种品种的选育（1）选育自交系的原始材料 选育自交系的原始材料有三大类：a.地方品种和推广品种；b.各类杂交种；c.综合品种或人工合成的群体。4.杂种品种的选育a.地方品种和推广品种从地方品种中可以选育出对当地适应性 强和品质好的自交系，但难以选育出农艺性 状好和高产的自交系。从推广品种中，可以选育出农艺性状好 和一般配合力较高的自交系。4.杂种品种的选育b.各类杂交种从群体品种和品种间杂交种中选育出的 自交系称为一环系。从自交系间杂交种中选育出的自交系称 为二环系。各类杂交种中，由于集中了较多的有利 基因，具有良好的基因型，而且遗传基础比 较简单，分离出优良自交系的机率较高，而 且所需的时间也较短。4.杂种品种的选育c.综合品种或人工合成的群体。综合品种和人工合成的群体是为不同的 育种目标专门组配的，其基本特点是遗传基 础复杂，遗传变异广泛，能适应较长期的育 种要求，是选育自交系的好材料，如美国的 依阿华硬杆综合种BSSS。但利用这类材料时，首先要求群体进行 多代的自由授粉，以达到充分的重组，打破 基因连锁；其次，要求进行大量的单株选择 ，因此，育种所需的时间较长，且工作量 大。4.杂种品种的选育（2）自交系的选育方法：在自交系的选育过程中，要始终按照农 艺性状优良、一般配合力高和基因型纯合的 三点基本要求进行选择。a.人工套袋自交技术；b.对自交系农艺性状的选择 在选系发生 性状分离的早代和中代（S1S4），注重对 农艺性状的选择。4.杂种品种的选育三、配合力及其测定配合力高低是选择杂交种亲本最重要的 依据，它直接影响杂交种的综合性状尤其是 产量的表现。只有配合力高的亲本，才能配 制出高产的杂交种。4.杂种品种的选育配合力是通过自交系组配的杂交种数量 性状表现的平均值估算出来的，即必须通过 测定才能得知。所以，在自交系的选育过程 中，不仅要对农艺性状进行选择，更重要的 是要对配合力进行测定，即测定配合力是自 交系选育过程