作物杂种优势的利用
作物杂种优势利用
作物杂种优势利用第一节 杂种优势及其遗传原理早在2000年前我国劳动人民就用母马和公驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种——役骡，为人类历史上开辟了观察和利用杂种优势的先例。
一、杂种优势的概念杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代（F 1），在生长势、生活力、抗逆性、适应性、产量和品质等方面超过其双亲的现象。
目前世界上大面积利用杂种优势的大田作物主要有玉米、水稻、高梁、烟草、小麦、大麦、油菜、大豆、甜菜等，利用杂种优势可大幅度提高作物产量和改良作物品质，具有巨大的经济效益和社会效益，是现代农业科学技术的突出成就之一。
二、衡量杂种优势大小的方法杂种优势有强有弱，还有正向优势和负向优势(有时称为劣势)。
杂种优势的大小因组合不同而表现有异，对于具体的某个组合来说，杂种优势通常只是表现在某个或某些方面，而不是每个方面都表现优势，有的组合甚至没有优势。
为了便于研究和利用杂种优势，经常采用下列方法度量杂种优势的强弱。
1.平均优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P 1或P 2）同一性状平均值差数的比率，计算公式为：平均优势（%）=100F1⨯-双亲平均值双亲平均值2.超亲优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本（HP ）同性状的平均值差数的比率。
计算公式为：超亲优势（%）=1001⨯-较好亲本较好亲本F有些性状在F 1可能表现超低值亲本（LP ）的现象，如这些性状也是杂种优势育种的目标性状时，称为负向的超亲优势。
3.对照优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值同当地推广品种（CK ）同一性状的平均值差数的比率，生产上常应用超标优势衡量杂种优势大小，计算公式为：对照优势（%）=1001⨯-对照品种对照品种F三、杂种优势的表现是多方面的，可以表现在外部形态，内部结构，生理生化等方面。
有的组合主要在营养器官，有的在繁殖器官，有的则在适应力上表现出优势。
作物育种学总论第九章杂种优势利用
作物育种学总论第九章杂种优势利用杂种优势，又称为杂种优越性或杂种增强效应，是指杂种的性状相对于亲本物种，具有更好的表现。
杂种优势利用在作物育种学中占据着重要的地位，因为它可以帮助农民和育种人员获得更高的产量、抗病性和适应性。
杂种优势的原因有三个主要因素：一是优势亲本杂种势的组合效应，即杂种比亲本杂种的性状更好；二是同质和异质因子的非互补组合效应，即杂种比亲本杂种具有更多的不同基因组合；三是杂交带来的配合效应，即杂种比亲本杂种具有更高的适应性。
杂种优势在作物育种中有许多具体的应用。
首先，杂种优势可以提高产量。
杂种的产量通常比亲本杂种的产量高出10%至30%。
这是因为杂种具有表现型超越亲本杂种的表型优势，包括生长速度、水分利用效率、光合作用等。
同时，杂种还可以提高光能利用效率，在光合作用的过程中，能够更有效地转化为可食用部分的生物量。
其次，杂种优势可以提高抗病性。
由于杂交会带来不同基因的组合，病原菌往往难以适应这种多样的基因组合。
因此，杂种耐病性较好，更具抗病能力。
这在抗病性较差的亲本杂种中尤其明显。
例如，抗病性差的亲本杂种经过杂交后，杂种可能会获得更好的抗病性。
杂种还可以提高适应性。
由于杂交带来的多样性，杂种对环境的适应能力更强。
在不同的生态条件下，杂种通常比亲本杂种更能适应。
这使得杂种在全球不同地区的广泛种植成为可能，有助于提高作物的生产稳定性。
杂种优势利用的方法包括单交和复交。
单交是指两个同属不同种或亚种的杂交，而复交是指两个或更多同属不同种或亚种杂交，然后再与一个亲本杂种进行杂交。
通过单交和复交的方式，可以进一步提高杂种的优势。
总之，杂种优势利用在作物育种学中具有非常重要的意义，尤其在提高产量、抗病性和适应性方面。
通过利用杂种优势，可以获得更好的作物品种，满足人们的需求，并且提高农业生产的效率和稳定性。
因此，杂种优势利用是作物育种学中一个非常有前景的研究方向。
作物杂种优势的利用精讲
杂种（F1） 超过高亲值 （cm） 优势（%）
181.4 126.7 161.9
22.4 31.7 41.5
（三） 杂种优势率的测定
部分作物叶面积的杂种优势
作物 高粱
叶面积（cm2/株）
P1 1775
P2
F1
1590 2948
超过高亲值 优势率（%）
66.08
菜豆 6964 玉米 2585
10611 19249 2323 3510
1.杂种优势是生物界的普遍现象
2、杂交水稻研究简史
1）1958年：日本胜尾清育成藤坂5号不育系 2）1966年：日本新城长友，育成65A不育系 3）1966年：袁隆平报道发现雄性不育株。 4）1970年：李必湖发现野败不育株 5）1972年：中国，珍汕97A不育系 6）1973年：中国发现IR24恢复系
一、亲本配合力的测定
1、一般配合力（general combining ability ，GCA）：
指一个被测系与一个遗传基础复杂的群体品 种或许多其它自交系杂交后，F1产量和其它数量 性状的平均表现能力。
2、特殊配合力（specific combining Ability， SCA）：
指一个被测系与另一个特定自交系杂交后， F1产量和其它数量性状的表现能力。
一、亲本配合力的测定
（三）配合力测定的时期 在一般情况下，测定一般配合力可在
早代（S0-S1）测验。而测定特殊配合力可 在晚代（S4-S5）测验。
一、亲本配合力的测定
（四）测定配合力的方法
配合力测定包括两个环节：
➢ 第一是被测系与测验种杂交获得测交种种子； ➢ 第二是用测交种种子进行测交种的田间试验，
进而进行配合力的统计分析。
第十章杂种优势利用
第十章杂种优势利用第一节杂种优势利用的简史与现状第二节杂种优势表现特性第三节杂种优势表现的遗传基础第四节杂种品种的选育程序第五节利用作物杂种优势的方法杂种优势：两个性状不同的亲本杂交产生的杂种在生长势、生活力、繁殖力、适应性以及产量、品质等方面超过其双亲的现象。
第一节杂种优势利用的简史与现状第一节杂种优势利用的简史与现状?孟德尔8 年豌豆杂交试验（1856－1864 ）中观察到杂种优势现象，并首先提出杂种活力（hyhrid vigor）这个术语，但未作解释。
?达尔文最早发现玉米杂种优势现象，指出玉米异花授粉与自花授粉后代株高之比，盆栽是100:87，田间是100:80。
?Shull等研究了玉米自交和杂交的作用，于1907 年首次提出“杂种优势”（heterosis）这一科学术语。
第一节杂种优势利用的简史与现状?Shull认为?°杂种优势?±是指遗传上不同的雄雌配子在结合中，由于种种机制而产生对发育的刺激作用。
具体表现在杂种个体器官组织增大、产量和长势的增加。
Shull 把?°杂种优势?±与?°杂种活力?±区别开来，认为杂种活力是杂种优势的表现，而杂种优势是遗传实质，二者之间是表现型与基因型的关系。
?Reiger等人（1976）则认为?°杂种优势?±和?°杂种活力?±两词的意义相同，都是指杂合体与其相应纯合体比较，在一个或多性状上表现优越性，杂种优势是杂合体中基因互作的结果。
第一节杂种优势利用的简史与现状?目前，国内外大多数学者大体上支持Reiger的意见，把杂种优势与杂种活力视为同义词。
第一节杂种优势利用的简史与现状?法国学者 Kolereuter ，在 1761 ?a 1766 年育成了早熟优良的烟草种间杂种，并提出种植烟草杂交种的建议。
?20世纪20－30年代，美国首先在玉米上利用了杂种优势。
-第6章 杂种优势的利用(04-03-28)
复习题
1.
2. 3. 4.
简述杂种优势的概念； 配合力的概念； 杂种优势制种的技术环节； 试比较各种重组育种技术的异同点。
3、轮配法
A B C D
A
B
X
X
X
X
X
X
X
X
C
D
X
X
X
X
X
X
X
X
这是既能测定普通配合力又能测定 特殊配合力，从而能较准确地选出最 优组合的方法。
（三）自交系间配组方式的确定 经过配合力测验选得优良杂交组 合及其亲本自交系后，还需要进一 步确定各自交系的最优组合方式， 以期获得好的杂种。 １、单交种： ２、双交种： ３、三交种：
（二）等位基因异质合假说： 遗传的杂合是产生杂种优势的根本 原因。两个亲本遗传型差别愈大，杂 种优势愈明显。这种差别发生于同一 基因点，一个等位基因点不是只有显、 隐性两种差异，而是可以分化为不同 结构和生理功能的多种形式。
生活力假说 遗传平衡假说。 在杂种优势利用上，人们都选用 遗传差异较大的，如在亲缘上，地 理起源上、性状上差异较大的种、 品种或品系进行杂交，作为选择优 良组合的基本原则。
现代月季
Peace
Miniature rose
Oliympiad
Pinck peace
第六章
杂种优势的利用
重组育种
依技术手段的不同分为： 常规重组育种 非常规重组育种 依亲缘关系远近分为： 远缘杂交（远缘杂交育种） 品种间杂交（杂交育种） 品系间杂交（杂种优势育种）
1.
2. 3. 4. 5. 6.
选育优良自交系的方法和步骤如下： １、选择优良的品种或杂交种作为育成 优良自交系的基础材料； ２、选择优良的单株进行自交； ３、逐代系间淘汰选择和选株自交。
第六章 杂种优势利用
第六章 杂种优势利用一、概况利用杂种优势可以大幅度提高作物产量，具有巨大的经济效益和社会效益，是现代农业科学技术的突出成就之一。
当前，我国已基本上普及玉米和高粱杂交种，杂交水稻面积也超过水稻总面积的一半，小麦、谷子、棉花等作物杂种优势利用正在研究中。
杂种优势利用最早的大田作物是玉米（异花授粉作物的代表），国外20世纪30年代已经开始利用杂交种，我国60年代推广双交种，70年代推广单交种（均是杂交种品种）现在玉米杂交种利用最多的是单交种，增产潜力在20%-30%之间，甚至能成倍的增长。
高粱是常异花授粉作物的代表，高粱利用杂种优势也比较早，主要是利用雄性不育制种。
水稻是自花授粉作物的代表，我国从20世纪70年代开始利用，开始利用三系，后来利用两系法利用杂种优势。
我国在杂种优势利用上处于领先地位的是水稻与油菜，籼稻与粳稻是水稻的两个亚种，亚种间杂交其杂种优势大，超级杂交稻就是籼稻与粳稻杂交而成的。
二、作物杂种优势的表现与度量杂种优势是指杂交种的某些性状对其亲本的优越性，它的表现是多方面的，如营养生长、生殖生长、生理功能和品质等方面，利用时可侧重与某一方面。
为了便于研究和利用杂种优势，常采用下列方法度量杂种优势的强弱。
（一）中亲（平均）优势 指杂种F 1的产量或某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值（MP ）的差数和MP 的比率。
计算公式为：()()%100%1⨯-=MPMP F 优势平均中亲 （二）超亲优势 指F 1产量或某一数量性状的平均值与高亲本（HP ）同一性状平均值的差数和HP 的比率。
计算公式为：()%100%1⨯-=HPHP F 超亲优势 （三）超标优势 指F 1产量或某一数量性状的平均值与对照品种（CK ）同一性状平均值的差数和CK 的比率。
计算公式为：()%100%1⨯-=CKCK F 超标优势 超标优势也称对照优势或竞争优势。
杂交种只有显著优势于对照品种才有推广价值，因此该种方法最有实践意义。
杂交育种的优势和运用
杂交育种的优势和运用：
1.优势：
(1) 快速汇聚优良性状：杂交育种技术可以快速地将不同亲本的优良性状汇聚到一个新品种中，从而提高农作物的产量、品质和抗逆性。
(2) 操作简单：杂交育种技术相对简单，容易掌握，且实验设计相对明确，便于操作。
(3) 效果显著：杂交育种技术已经在许多作物和禽畜的育种中取得了显著的成功，提高了农业生产效益。
1.运用：
(1) 杂交水稻：袁隆平等科学家利用杂交优势，研究并培育出高产量的杂交水稻，为我国农业生产做出了重大贡献。
(2) 杂交玉米：通过杂交育种技术，提高了玉米的产量和品质，为解决粮食问题做出了重要贡献。
(3) 杂交小麦：通过杂交育种技术，提高了小麦的抗病性、抗虫性和产量，为我国农业现代化发展做出了贡献。
作物杂种优势及其利用
作物杂种优势及其利用摘要作物杂种优势是重要的生物学现象，有很大的应用价值。
介绍了杂种优势利用简史、利用途径及其固定方法。
关键词杂种优势；遗传机理；预测方法杂种优势是指2个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1在生活力、生长势、抗逆性、适应性以及产量、品质等方面超过双亲的现象。
杂种优势在许多农作物和园艺作物上得到广泛的应用，并获得巨大成功，对推动农业生产做出了重大贡献。
但长期以来，由于研究方法的限制，杂种优势的遗传机理及预测方法至今尚未完全探明；且未能对F1及其双亲的基因结构和表达差异进行深入研究。
近年来，众多植物分子生物学技术的不断建立和日臻完善，为人们认识和利用杂种优势现象提供了保障。
1杂种优势利用简史我国早在1 400多年前，后魏贾思勰著的《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生骡的事实，为人类历史上开辟了观察和利用杂种优势的先例。
法国Koireutier在1761～1766年育成了早熟优良的烟草品种间杂种，并提出了种植烟草杂交种的建议。
以后，MerdeI、Darwin、Beal、Pichey等分别做了大量研究，最后Shull在1905～1909年进行玉米自交系选育与杂种优势的研究中，首次提出了“杂种优势”这一术语和选育单交种的基本程序，从理论上和育种模式上为玉米自交系间的杂种优势利用奠定了基础。
到20世纪30年代，人们已经利用杂交玉米在生产上取得高产，自此杂种优势在农作物生产上的大规模应用便开始了，到1956年，全美已经普及了玉米杂交种。
玉米杂交种广泛成功应用，推动了作物杂种优势利用的探索和研究。
随着雄性不育系的选育成功，创造了自花授粉作物和常异花授粉作物杂种优势利用的条件，扩大了杂种优势利用的领域，到20世纪50年代后期，美国已基本普及高粱杂交种。
我国对玉米杂种优势的研究利用较晚，20世纪50年代才推广品种间杂交种，60年代推广双交种，70年代推广单交种。
杂交高粱始于20世纪50年代后期，育成并推广了一批高粱杂交种，现在高粱杂交种全世界已普及。
第八章 杂种优势利用
方法：
A为测验种，1、2、3、4、5、．．．n个自交系为被测系 组配 1×A，2×A，3×A、n×A等杂交组合（有时正反交） 对测交组合进行产量（或其它性状）比较 计算出各被测系的一般配合力。
优点：测配组合少，工作量较轻。 但不能 测定特殊配合力
（2）双列杂交 自交系既是测验种又是被测系。 方法：采用完全或部分双列杂交法。 完全双列杂交：n(n—1)个杂交组合(含正交 和反交) 只有正交的完全双列杂交：n(n—1)/2个杂 交组合 测交组合产量比较试验 ，取得各测交组合 产量(或其它数量性状)的平均值后，计算出一 般配合力和特殊配合力。
第六节 作物雄花不育性在杂种优势 中的应用
一、利用雄性不育性的意义 二、核质互作雄性不育系的应用 三、细胞核雄性不育系的应用
一、利用雄性不育系的意义
（一）概念
1、雄性不育（male-sterility）是指雄性器官 发育不良，无花粉或花粉败育，失去生殖功能， 导致不育的特性。 2、雄性不育系：雄性不育性是可以稳定遗 传，经过一定的选育过程，育成不育性稳定的 遗传系统，称之为雄性不育系。
第八章 杂种优势利用
杂种优势是生物界的一种普遍现象，一般 是指两个性状不同的亲本杂交产生的杂种F1 在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应 性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。 杂种优势利用指把两个以上的遗传性不同 的亲本杂交后，根据育种目标的要求，选择 优良的杂交一代，经过试验鉴定育成新品种 的方法。
4、 杂种优势指数
杂种优势指数(％)＝F1/MP×100
第三节 杂种优势表现的遗传基础
一、显性假说（有利显性基因假说）
基本论点： 杂种优势是由于双亲的有利显性基因全部聚 集在杂种中所引起的互补作用的结果。杂交亲 本的有利性状大都由显性基因控制，不利性状 大都由隐性基因控制，通过杂交，使双亲的显 性基因全部聚集在杂种里。在玉米、黑麦的杂 种优势中应用。
作物育种方法--杂种优势的利用
➢ 利用自交不亲和性：十字花科、禾本科、豆 科等
➢ 雄性不育性：植物中雄蕊败育或不能产生正 常花粉,但雌蕊能接受外来花粉而结实.
五、其他育种方法
➢诱变育种 ➢倍性育种 ➢远缘杂交育种
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.
〔四〕自交系的选育与改良
为了充分发挥杂交种的优势,制种所用的 亲本必须是高度纯合的.但异花授粉作物的 品种,实际上是一个杂合群体,遗传基础较复 杂 ; 同时在品种群体中,隐性基因常被显性 基因所掩盖,其不良性状不易显现.通过人工 自交 , 不仅可使基因型纯合,而且使性状发 生分离,经过严格选择,可使优良性状得到积 累和加强.
超标优势 = 〔F1－CK〕/ CK × 100%
〔三〕不同繁殖方式作物 利用杂种优势的特点
1. 自花授粉作物和常异花授粉作物
①利用杂种优势的方式主要是品种间杂交 ②去雄困难
2. 异花授粉作物
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,配制自交系间杂交种.
3. 无性繁殖作物
第四节 作物育种方法
一、引种 二、系统育种 三、杂交育种 四、杂种优势的利用 五、其他育种方法 六、生物技术在育种中的应用
四、杂种优势的利用
〔一〕杂种优势的概念
指杂交种品种F1表现出的某些性状或综合性 状对其亲本品种<系>的优越性.
〔二〕测定杂种优势的方法
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 以下方法度量杂种优势的强弱.
➢ 种植原始材料
〔四〕自交系的选育与改良
S0
种植原始材料,选择30至50 株,人工套袋自交
作物杂种优势利用
作物杂种优势利用第一节 杂种优势及其遗传原理早在2000年前我国劳动人民就用母马和公驴交配而获得体力强大、耐力好的杂种——役骡，为人类历史上开辟了观察和利用杂种优势的先例。
一、杂种优势的概念杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代（F 1），在生长势、生活力、抗逆性、适应性、产量和品质等方面超过其双亲的现象。
目前世界上大面积利用杂种优势的大田作物主要有玉米、水稻、高梁、烟草、小麦、大麦、油菜、大豆、甜菜等，利用杂种优势可大幅度提高作物产量和改良作物品质，具有巨大的经济效益和社会效益，是现代农业科学技术的突出成就之一。
二、衡量杂种优势大小的方法杂种优势有强有弱，还有正向优势和负向优势(有时称为劣势)。
杂种优势的大小因组合不同而表现有异，对于具体的某个组合来说，杂种优势通常只是表现在某个或某些方面，而不是每个方面都表现优势，有的组合甚至没有优势。
为了便于研究和利用杂种优势，经常采用下列方法度量杂种优势的强弱。
1.平均优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与双亲（P 1或P 2）同一性状平均值差数的比率，计算公式为：平均优势（%）=100F1⨯-双亲平均值双亲平均值2.超亲优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本（HP ）同性状的平均值差数的比率。
计算公式为：超亲优势（%）=1001⨯-较好亲本较好亲本F有些性状在F 1可能表现超低值亲本（LP ）的现象，如这些性状也是杂种优势育种的目标性状时，称为负向的超亲优势。
3.对照优势 指杂交种（F 1）的产量或某一数量性状的平均值同当地推广品种（CK ）同一性状的平均值差数的比率，生产上常应用超标优势衡量杂种优势大小，计算公式为：对照优势（%）=1001⨯-对照品种对照品种F三、杂种优势的表现是多方面的，可以表现在外部形态，内部结构，生理生化等方面。
有的组合主要在营养器官，有的在繁殖器官，有的则在适应力上表现出优势。
利用杂种优势的途径
利用杂种优势的途径
1. 杂交育种：利用不同品种之间的杂交优势，生产出新品种，获得更高的产量、更好的质量和抗病能力等。
2. 种植多样化：种植不同的品种或物种，可以降低风险，增加生产效益。
3. 定向选育：对某种物种进行系统的选育，利用其杂种优势，改良品种，提高生产效益。
4. 交叉繁殖：对两种相近但不同的物种进行交叉繁殖，培育出既具有原有品种的特点，又兼有杂种优势的新品种。
5. 小麦-玉米轮作栽培：利用小麦和玉米的生长特点和代谢方式不同，增加土地的利用效益、降低土壤病害和虫害的发生率。