第七章杂种优势利用
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园艺植物育种学(7.7)--杂种优势育种
第七章 杂种优势育种1. 比较有性杂交育种和杂种优势育种的主要异同点？参考答案：2. 杂种优势的度量方法有哪些？试分析其优缺点及适用情况？参考答案：度量方法有中亲优势、超亲优势、超标优势、杂种优势指数等。
中亲优势是F1的某性状的平均值与双亲（P1，P2）同一性状的平均值（中亲值，MP）差数的比率。
适用于双亲某性状差异不太大的情况。
超亲优势是用双亲中较优良的一个亲本的平均值（Ph）作为衡量标准，衡量F1与高亲平均值差数的比率。
适用于双亲某性状差异较大时的情况。
超标优势是用标准品种（生产上正在使用的同类型的主栽品种）同一性状的平均值作为度量标准，衡量F1平均值与标准品种平均值差数的比率。
适用于F1主要性状与生产主栽品种为同一类型的情况。
杂种优势指数是用某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值，度量F1超过双亲平均值的程度。
3. 配合力有哪些测定方法？试述各自优缺点及适用情况？参考答案：配合力的主要测定方法有顶交法、不等配组法和半轮配法。
（1）顶交法：需要配制和比较的组合数少，试验结果便于被测自交系间相互比较，方法简单易行；但不能分别测算一般配合力和特殊配合力，所得数据是各被测验者与这一特定测验者的配合力，结果代表性差。
适用于早代的配合力测试比较，可及时淘汰株系及测验者为最后配置杂种一代时亲本系统之一的情况。
（2）不等配组法：方法比较简单易行，只要每一个亲本配制两个以上组合，就能计算各亲本的一般配合力和各组合的特殊配合力；但当有些自交系所配组合数目过少时，计算结果可靠性差。
适用于亲本材料较多，而条件所限只能在少数组合间比较的情况和育种原始材料刚开始进行自交系选育时。
（3）半轮配法：可了解某种作物主要经济性状的配合力，究竟主要取决于g.c.a还是s.c.a？可以使育种者较准确的选出优良组合；但所配组合数较多，工作量大，当有些组合正反交在个别性状上有差异时，半轮配法不能测出。
属轮配法的一种，应用普遍。
《杂种优势利用》课件
，推广杂种优势在农业生产中的应用。
THANKS。
动物杂种优势的实例
杂交牛
通过将不同品种的牛进行杂交， 获得具有杂种优势的牛品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交猪
通过将不同品种的猪进行杂交， 获得具有杂种优势的猪品种，具 有更高的生长速度和肉产量。
杂交鸡
通过将不同品种的鸡进行杂交， 获得具有杂种优势的鸡品种，具 有更高的产蛋量和蛋品质。
植物杂种优势的实例
杂种优势利用
目录
• 杂种优势的概念 • 杂种优势的利用方式 • 杂种优势的实例 • 杂种优势的未来发展
01
杂种优势的概念
杂种优势的定义
杂种优势是指两个或多个品种、种间或亚种间杂交后 产生的后代在生长势、繁殖力、抗逆性、适应性以及
产量和品质等方面超过其亲本的现象。
杂种优势是生物界中普遍存在的现象，不仅存在于动 物界，也存在于植物界。
02
基因工程育种是指通过基因工程技术，将具有优良性状的 基因导入到其他植物或动物中，获得转基因生物，用于生 产或育种。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的转 基因生物，提高生产效益和育种效率。
03
细胞工程育种是指通过细胞工程技术，将具有优良性状的 细胞进行繁殖和筛选，获得具有优良性状的细胞系或个体 。这种利用方式能够快速获得具有优良性状的细胞系或个 体，提高生产效益和育种效率。
03
杂种优势的实例
农业杂种优势的实例
杂交水稻
通过杂交育种技术，将不同品种的水稻进行杂交，获得具有杂种 优势的水稻品种，具有更高的产量和抗逆性。
杂交玉米
通过杂交育种技术，将不同品种的玉米进行杂交，获得具有杂种优 势的玉米品种，具有更高的产量和抗逆性。
第七章优势杂交育种
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
2011-6-5
4、杂种优势的分子机理 、
代谢调控
2011-6-5
杂种优势的早期预测
酵母培养法； 酵母培养法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 同工酶谱和酶活性法； 同工酶谱和酶活性法； 分子遗传学方法； 分子遗传学方法； 杂种优势的固定 无性繁殖法； 无性繁殖法； 二倍体无融合生殖法； 二倍体无融合生殖法； 双二倍体法； 双二倍体法； 平衡致死法
2011-6-5
3 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
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
×
1992年 stuber报 1992年，stuber报 超显性是玉米杂 道超显性是玉米杂 种优势的遗传基础
Q1 Q2
1995年 xiao报道显性是 报道显性 1995年，xiao报道显性是 水稻杂种优势的遗传基础 1997年 Yu报道上位性是 报道上位性 1997年，Yu报道上位性是 水稻杂种优势的遗传基础
第七章 优势杂交育种
Chapter 7 heterosis cross breeding
内容提要
度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照， 度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照，遗传解释主 要有显性假说 超显性假说。 显性假说、 要有显性假说、超显性假说。 固定杂种优势的途径主要包 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂” 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂”。 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。配合力测定是杂 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。单交种是园艺植 物利用杂种优势的主要方式。 物利用杂种优势的主要方式。生产杂种一代种子可利用 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。雄 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 前者可育成两用系，后者可育成三系(不育系 不育系、 前者可育成两用系，后者可育成三系 不育系、保持系 和恢复系)用于杂种一代种子生产 用于杂种一代种子生产。 和恢复系 用于杂种一代种子生产。自交不亲和性有胞 子体型和配子体型两类。 子体型和配子体型两类。
Q4
Q5
Q6
Q7
2011-6-5
4、杂种优势的分子机理 、
代谢调控
2011-6-5
杂种优势的早期预测
酵母培养法； 酵母培养法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 线粒体、叶绿体和匀浆互补法； 同工酶谱和酶活性法； 同工酶谱和酶活性法； 分子遗传学方法； 分子遗传学方法； 杂种优势的固定 无性繁殖法； 无性繁殖法； 二倍体无融合生殖法； 二倍体无融合生殖法； 双二倍体法； 双二倍体法； 平衡致死法
2011-6-5
3 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
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
×
1992年 stuber报 1992年，stuber报 超显性是玉米杂 道超显性是玉米杂 种优势的遗传基础
Q1 Q2
1995年 xiao报道显性是 报道显性 1995年，xiao报道显性是 水稻杂种优势的遗传基础 1997年 Yu报道上位性是 报道上位性 1997年，Yu报道上位性是 水稻杂种优势的遗传基础
第七章 优势杂交育种
Chapter 7 heterosis cross breeding
内容提要
度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照， 度量杂种优势是以亲本或标准品种为参照，遗传解释主 要有显性假说 超显性假说。 显性假说、 要有显性假说、超显性假说。 固定杂种优势的途径主要包 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂” 括无性繁殖法等。杂种优势育种的程序为“先纯后杂”。 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。配合力测定是杂 系谱法是获得纯合自交系的基本方法。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。 种优势育种亲本选择选配的主要依据。单交种是园艺植 物利用杂种优势的主要方式。 物利用杂种优势的主要方式。生产杂种一代种子可利用 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。 化学去雄剂、雄性不育系、自交不亲和系等制种法。雄 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 性不育有的受核基因控制，有的受质核基因共同控制， 前者可育成两用系，后者可育成三系(不育系 不育系、 前者可育成两用系，后者可育成三系 不育系、保持系 和恢复系)用于杂种一代种子生产 用于杂种一代种子生产。 和恢复系 用于杂种一代种子生产。自交不亲和性有胞 子体型和配子体型两类。 子体型和配子体型两类。
第七章杂种优势的利用-园艺
=0.3
2. 超亲优势（over-parent heterosis）用双亲中较优良的一 个的平均值（Ph）作为度量单位，用以度量F1平均值与高 亲本平均值之差的度量法。
H=（F1-Ph）/Ph
Ph——较优良亲本的平均值
当F1 = Ph时，H=0；当F1 < Ph时，H<0； 优点：容易看出是否超亲； 不足：不能度量不超亲的杂种优势；
适合于对组合的评价主要决定于某一种性状时的 情况，而不适合对多种性状进行评价。
实例：
P1=4000，P2=3800 F1=5000
则其超亲优势 H=
F1 - Ph Ph
5000 - 4000 =
5000
= 0.2
高！
但是，如果以产量为准，目前推广的品种产量为8000斤！ 该组合在实践生产上有没有价值呢？
第七章杂种优势的利用-园艺
杂种优势从外观方面：
表现为生长势增强，产量增加，品质变好，抗逆性、抗病 性增强等。
内在物质： 表现在化学成分（如蛋白质、脂肪、激素、维生素等）合 成能力增强、生理生化过程、代谢活动水平、代谢产物的 运转及利用；以及酶体系的活性等内部特性方面。
正向优势 指杂种优势方向与人工选择方向一致。 负向优势 指杂种优势方向与人工选择方向不一致。
上位性假说，认为杂种优势是多基因共同作用的结果。诸 如产量、成熟期之类的性状均是一系列生长及发育过程的 最终产物，是由许多基因共同作用的结果。
分子标记技术分析水稻杂交组合的杂种优势遗传基础表明， 上位性效应在杂种优势形成中起重要作用。
4. 基因组互补与杂种优势
大量研究表明，线粒体、叶绿体和核基因组均参与 了植物杂种优势的形成过程。杂种一代的很多生理生化 过程对杂种优势有重要贡献。
《杂种优势利用》课件
疾病抗性
杂种优势可以增加动植物的免疫力，降低患病的风险。
品种改良
利用杂种优势，可以培育出更好的农作物品种和畜禽品种，满足人类对食物的需求。
杂种优势在农业中的应用
水稻杂交育种
利用杂种优势，培育出高产、抗病的水稻品种，提 高粮食产量。
温室番茄种植
杂交番茄具有更好的抗病性和适应性，能够提供高 品质的番茄产品。
《杂种优势利用》PPT课 件
在这个PPT课件中，我将介绍“杂种优势”的概念、原理和应用。我们将探讨杂 种优势在农业和动物繁殖中的重要性，以及它对社会和环境的影响。
杂种优势的定义
杂种优势是指杂交后代相对于纯种后代在某些性状上具有更优越表现的现象。它是由于不同基因型的优势基因 的组合产生的。
杂种优势的原理
1
杂合优势
杂合体由两个不同的纯合体组成，其基因型更多样化，表现出更强的适应能力和 生存能力。
2
顺配合
杂交产生的后代通过基因重组，形成了新的基因组合，使得后代具有更好的遗传 稳定性和适应性。
3
加性效应
不同基因型的互补效应，使得后代在某些性状上比纯种后代更具优势。
杂种优势的应用
农业增产
杂种优势在农作物杂交育种中得到了广泛应用，可以显著提高作物的产量和抗逆性。
杂种优势在动物繁殖中的应用
猪的杂交育种
通过杂交育种，可以提高猪的生长速度和肉质品质， 满足人们对猪肉的需Байду номын сангаас。
奶牛乳制品生产
杂交奶牛能够产生更多的牛奶，提高乳制品生产的 效益。
结论
杂种优势是现代农业和动物繁殖中不可忽视的重要概念。通过杂交育种，我们可以获得更高产量、更好品质的 作物和动物，为人类提供更多的食物和资源。
杂种优势可以增加动植物的免疫力，降低患病的风险。
品种改良
利用杂种优势，可以培育出更好的农作物品种和畜禽品种，满足人类对食物的需求。
杂种优势在农业中的应用
水稻杂交育种
利用杂种优势，培育出高产、抗病的水稻品种，提 高粮食产量。
温室番茄种植
杂交番茄具有更好的抗病性和适应性，能够提供高 品质的番茄产品。
《杂种优势利用》PPT课 件
在这个PPT课件中，我将介绍“杂种优势”的概念、原理和应用。我们将探讨杂 种优势在农业和动物繁殖中的重要性，以及它对社会和环境的影响。
杂种优势的定义
杂种优势是指杂交后代相对于纯种后代在某些性状上具有更优越表现的现象。它是由于不同基因型的优势基因 的组合产生的。
杂种优势的原理
1
杂合优势
杂合体由两个不同的纯合体组成，其基因型更多样化，表现出更强的适应能力和 生存能力。
2
顺配合
杂交产生的后代通过基因重组，形成了新的基因组合，使得后代具有更好的遗传 稳定性和适应性。
3
加性效应
不同基因型的互补效应，使得后代在某些性状上比纯种后代更具优势。
杂种优势的应用
农业增产
杂种优势在农作物杂交育种中得到了广泛应用，可以显著提高作物的产量和抗逆性。
杂种优势在动物繁殖中的应用
猪的杂交育种
通过杂交育种，可以提高猪的生长速度和肉质品质， 满足人们对猪肉的需Байду номын сангаас。
奶牛乳制品生产
杂交奶牛能够产生更多的牛奶，提高乳制品生产的 效益。
结论
杂种优势是现代农业和动物繁殖中不可忽视的重要概念。通过杂交育种，我们可以获得更高产量、更好品质的 作物和动物，为人类提供更多的食物和资源。
第7章 杂种优势利用
5
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交水稻 世界20世纪50年代。我国1964年，70年代前完 成了籼、粳型水稻三系配套，中期推广杂交稻。 三系杂交稻增产20％±,两系 杂交稻比三系增产5％～10％。
面积1533.33万hm2±, 约占总 面积50％, 产量占总产60％;年 增产稻谷养活6000万人口。 超级杂交稻847kg/亩
津化1号(天津农科院作物所,1995)；西杂1号(西北农 林科技大学,2000);云杂3号(云南农科院,2002)。 主要育种方法：CMS、CHA 和光温敏不育系。
7
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交油菜
始于20世纪60年代中期。经过多年的研究，已育 成多个杂种品种示范推广；
挂 牌 标 记
25
第 7 章 杂种优势利用
第4节 杂种品种的选育程序
（2）自交系农 艺性状的选择 农艺性状：植 株性状、产量 性状、品质性 状、抗逆性状、 生育期及其它 综合性状等。
自交系选择圃
收自交种子
编序号、分类 种小区(株行)
农艺性状选择和鉴定
符合育种目标的区(株行)
选株自交
不良株行(区)
（淘汰）
（一）显性假说（dominance hypothesis）
P
AABBccdd
12 10 4 3 =29
×
aabbCCDD
65 8 6 = 25
↓
F1 AaBbCcDd
12 10 8 6 = 36
16
第 7 章 杂种优势利用
第3节 杂种优势表现的遗传基础
2点难以解释的现象：
1. 杂种优势超显性纯合亲本20％以上，有的50％；
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交水稻 世界20世纪50年代。我国1964年，70年代前完 成了籼、粳型水稻三系配套，中期推广杂交稻。 三系杂交稻增产20％±,两系 杂交稻比三系增产5％～10％。
面积1533.33万hm2±, 约占总 面积50％, 产量占总产60％;年 增产稻谷养活6000万人口。 超级杂交稻847kg/亩
津化1号(天津农科院作物所,1995)；西杂1号(西北农 林科技大学,2000);云杂3号(云南农科院,2002)。 主要育种方法：CMS、CHA 和光温敏不育系。
7
第 7 章 杂种优势利用
第1节 杂种优势利用的简史与现状
杂交油菜
始于20世纪60年代中期。经过多年的研究，已育 成多个杂种品种示范推广；
挂 牌 标 记
25
第 7 章 杂种优势利用
第4节 杂种品种的选育程序
（2）自交系农 艺性状的选择 农艺性状：植 株性状、产量 性状、品质性 状、抗逆性状、 生育期及其它 综合性状等。
自交系选择圃
收自交种子
编序号、分类 种小区(株行)
农艺性状选择和鉴定
符合育种目标的区(株行)
选株自交
不良株行(区)
（淘汰）
（一）显性假说（dominance hypothesis）
P
AABBccdd
12 10 4 3 =29
×
aabbCCDD
65 8 6 = 25
↓
F1 AaBbCcDd
12 10 8 6 = 36
16
第 7 章 杂种优势利用
第3节 杂种优势表现的遗传基础
2点难以解释的现象：
1. 杂种优势超显性纯合亲本20％以上，有的50％；
7杂种优势利用PPT课件
2
• 中国早在 1400 多年前 , 北魏贾思勰所著的 《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生 骡子的事实 , 为人类历史上开辟了观察和利 用杂种优势的先例 。
• 欧洲在产业革命之后 , 开始了作物杂种优势 利用的研究，法国学者 Kolreuter, 在 1761-1766 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。
7
杂交小麦的研究始于 1965 年, 现已选育出 一批强优势组合, 正在进行区域试种。
油菜杂种优势的研究始于 60 年代中期, 经 过 20 多年的研究, 已育成秦油 2 号、华杂 2 号等几个杂交组合, 据初步统计, 1990 年秋播 杂交油菜面积已超过 40 万平方km2, 在国际 上处于领先地位。
第七章 杂种优势利用
第一节 杂种优势利用的概况及其表现 一、杂种优势利用的简史与现状
杂种优势 (heterosis) 是生物界的一种普遍 现象 , 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、繁殖力、适应性以 及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
• 大多数的遗传育种工作者都把杂种活力和杂种 优势看成同义语, 而更多地采用杂种优势这一 术语。
10
杂种优势是指杂交种品种 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。
杂种优势的表现是多方面的 , 从育种学的观点出 发 , 主要是指以产量性状为主的育种目标性状方面, 杂交种品种具有明显的优越性, 超过其亲本的相应性 状。分为三种类型：
12
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 下列方法度量杂种优势的强弱。 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂 交种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值与 双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的比率。 计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
• 中国早在 1400 多年前 , 北魏贾思勰所著的 《齐民要术》中就记载了马和驴杂交产生 骡子的事实 , 为人类历史上开辟了观察和利 用杂种优势的先例 。
• 欧洲在产业革命之后 , 开始了作物杂种优势 利用的研究，法国学者 Kolreuter, 在 1761-1766 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。
7
杂交小麦的研究始于 1965 年, 现已选育出 一批强优势组合, 正在进行区域试种。
油菜杂种优势的研究始于 60 年代中期, 经 过 20 多年的研究, 已育成秦油 2 号、华杂 2 号等几个杂交组合, 据初步统计, 1990 年秋播 杂交油菜面积已超过 40 万平方km2, 在国际 上处于领先地位。
第七章 杂种优势利用
第一节 杂种优势利用的概况及其表现 一、杂种优势利用的简史与现状
杂种优势 (heterosis) 是生物界的一种普遍 现象 , 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、繁殖力、适应性以 及产量、品质等性状方面超过其双亲的现象。
1
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
• 大多数的遗传育种工作者都把杂种活力和杂种 优势看成同义语, 而更多地采用杂种优势这一 术语。
10
杂种优势是指杂交种品种 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。
杂种优势的表现是多方面的 , 从育种学的观点出 发 , 主要是指以产量性状为主的育种目标性状方面, 杂交种品种具有明显的优越性, 超过其亲本的相应性 状。分为三种类型：
12
为了便于研究和利用杂种优势 , 通常采用 下列方法度量杂种优势的强弱。 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂 交种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值与 双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的比率。 计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
杂种优势利用资料
三、杂种优势的遗传学机制
（一）显性学说(Dominance theory)
由Davenport(1908)提出的，其后经Bruce(1910)及 Jones(1917)的发展 前提条件:⑴显性基因多为有利基因，不利和有害基因 大多是隐性基因；
⑵显性基因对隐性基因有抑制和掩盖作用，使隐性基因 的不利和有害作用难以表现；
(二)杂种优势的特性(对概念的理解)
⑴ 普遍性:杂种优势是生物界的普遍现象， 几乎所有生物都存在杂种优势 ,表现是多 方面的 生长势和营养体 抗逆性和适应性 生理功能方面 产量和产量因素方面 品质方面 生化表现方面
图 10-1 玉米杂种优势 表现
A. 玉米杂种 F1 （中）与其双 亲的生长势 B．玉米杂种 F1 果穗 （中） 与 其双亲的果穗
二、杂种优势的度量
(一) F1杂种优势的度量 1、 中亲优势 (mid-parent heterosis)指杂交 种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值 与双亲 (P1与 P2) 同一性状平均值差数的 比率。计算公式为 : 中亲优势 =［ F1 －(P1+P2)］/2/ (P1+P2)/2 × 100%
杂种优势归纳为四类 :
F1＞HP超亲优势
HP ＞ F1 ＞ MP中亲优势或部分优势
MP ＞ F1 ＞ LP负向中亲优势或负向部分优势
LP ＞ F1优势的衰退 (Depression of heterosis)
F1基因型的高度杂合性和表现型的整齐一 致性是构成强优势杂种品种的基本条件。 某一性状F1基因型的杂合位点越多，则F2 群体中的纯合体越少，杂种优势的下降就 较缓慢。
2、超亲优势 (over-parent hetemsis) 指杂交 种 (F1) 的产量或某一数量性状的平均值 与高值亲本 (HP) 同一性状平均值差数的 比率。计算公式为 : 超亲优势 = （F1 － HP）/ HP × 100% 有些性状在 F1可能表现出超低值亲本 (LP) 的现象 , 如这些性状也是杂种优势 育种的目标时 , 可称为负向的超亲优势。 计算公式为 : 负向超亲优势 =（F1 － LP）/LP × 100%
7.杂种优势利用
• 这一假说认为杂合等位基因之间以及非等 位基因之间，是复杂的互作关系，而不是 显、隐性关系。由于这种复杂的互作效应， 才可能超过纯合基因型的效应。这种效应 可能是由于等位基因各有本身的功能，分 别控制不同的酶和不同的代谢过程，产生 不同的产物，从而使杂合体同时产生双亲 的功能。
中国对玉米杂种优势的研究, 始于 20 世纪 30 年代。50 年代，推广品种 间杂交种，60 年代推广双交种，70 年 代推广单交种。统计资料表明,1987 年 全国种植的玉米杂交种已占玉米总面积 的80%以上。
中国杂交高梁的研究始于 20 世纪 50 年 代后期。 现在高粱杂交种也已普及, 约占高 粱总面积的 70% 。 中国杂交水稻的研究始于 1964 年,70 年 代前期完成了水稻的三系配套 ,70 年代中期 开始推广种植杂交水稻, 到 1990 年杂交水稻 种植面积达 1600 万平方hm2, 占全国水稻面 积的 50%。中国杂交水稻的大面积推广, 开创 了自花授粉作物杂种优势利用的先例, 处于国 际领先地位。
• 目前世界上已经利用和即将利用的杂种优 势植物有：玉米、水稻、高梁、黑麦、向 日葵、棉花、烟草、小麦、大麦、燕麦、 谷子、珍珠粟、大豆、油菜、甜菜以及苜 蓿等牧草。 利用杂种优势可大幅度提高作物产量和 改良作物品质, 具有巨大的社会效益和经济 效益, 是现代农业科学技术的突出成就之一。 随着研究的不断深入, 预期会取得更大的进 展。
3、 超标优势 (over-standard heterosis) 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。 也有称为竞争优势的。计算公式为 : 超标优势 = （F1－CK）/ CK × 100% 4、 杂种优势指数 (index of heterosis) 是杂交 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。 杂种优势指数=F1 / (P1+P2)/2×100%
杂种优势利用
（三）染色体组-胞质基因互作模式 （genome-cytoplasmic gene interaction） 基因组互作模式 基因组间互补可能包括细胞核与叶绿体、 线粒体基因组的互作与互补。
（四）杂种优势遗传机理假说的评价 显性假说、超显性假说的共同点 杂种优势的产生是来源于杂种F1等位基 因和非等位基因间的互作，都认为互作 效应的大小和方向是不相同的，从而表 现出正向或负向的中亲优势、超亲优势 不同点
特殊配合力是指两个特定亲本系所组配的 杂交种的产量水平，又称为某一特定组 合F1的实测值与其双亲一般配合力得到 的预测值之差。 特殊配合力是由基因的非加性效应决定 的，即受基因间的显性、超显性和上位 性效应所控制，只能在特定的组合中由 双亲的等位基因间或非等位基因间的互 作而反映出来，是不能遗传的部分。
这一假说的基本论点是，杂种F1集中了控制双亲有利性状的 显性基因，每个基因都能产生完全显性或部分显性效应，由 于双亲显性基因的互补作用，从而产生杂种优势 。 P AABBccdd × aabbCCDD 12 10 4 3=29 6 5 8 6=25 ↓ F1 AaBbCcDd 12 10 8 6=36 显性假说难以解释的现象 ：
3、 超标优势 (over-standard heterosis) 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。 也有称为竞争优势的。计算公式为 : 超标优势 = （F1－CK）/ CK × 100% 4、 杂种优势指数 (index of heterosis) 是杂交种 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。计算公式如下 : 杂种优势指数=F1 / (P1+P2)/2×100%
指杂交种F1的产量或某一数量性状的平均值与双亲
两种假说的共同点与分歧： 两种假说互为补充：等位基因间和非 等位基因间的互作效应是复杂的，既有显性、 加性效应，也有上位效应。 两种假说都忽视了细胞质基因和核质 互作对杂种优势的作用。 3、基因组互作模式：基因组间互补可能包括 细胞核与叶绿体、线粒体基因组的互作与互 补，杂种优势就是由这些互作与互补所致。 如小麦族中不同来源核质结合的核质 杂种表现出杂种优势。
4、 杂种优势指数 (index of heterosis) 是杂交 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。计算公式 如下 : 杂种优势指数=F1 / (P1+P2)/2×100% 经过上述公式计算后 , 可将杂种优势归 纳为四类 : 当 F1 值大于HP值时 , 称为超亲优 势 ; 当 F1值小于HP 值而大于双亲平均值 (MR) 时 , 称为中亲优势或部分优势 ; 当 F1 值小于MP 值而大于LP 值时 , 称为负向中亲 优势或负向部分优势 ; 当 F1值小于LP值时 , 称为负向超亲优势或负向完全优势。
第七章 杂种优势利用
一、杂种优势利用的简史与现状 杂种优势 (heterosis) 是生物界的一种普 遍现象 , 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、繁殖力、适 应性以及产量、品质等性状方面超过其双亲 的现象。根据杂种优势性状表现的性质，可 以把杂种优势分为三种基本类型：体质型、 生殖型、适应性 中国早在 1400 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 。
2、超显性假说：杂合等位基因的互作胜过纯 合等位基因的作用。杂种优势是由双亲杂交 的F1的异质性引起的，即由杂合性的等位基 因间的互作引起的。 P a1 b1 c1 d1 e1 × a2 b2 c2 d2 e2
第7节 杂种优势的利用
3.自交不亲和系杂交种
★基本概念：自交或系内兄妹交均不结实或 结实极少，这种特性称自交不亲和性，具 有这种特性的品系叫自交不亲和系。 ★利用范围：十字花科蔬菜如甘蓝、白菜、 萝卜、油菜等，利用自交不亲和性配制单 交种是国内通行方法。 ★利用特点：易获得不亲和株，杂交制种方 便； 亲本须采用蕾期授粉获得种子。
（2）确定父母本行比
在保证有足够父本花粉的前提下，应 尽量增加母本行数，以便多收获杂交种种子。
（3）提高播种质量
力求做到一次播种获得全苗，便于去 雄授粉和提高种子质量。 严格把父本行和母本行区分开，不得 错行、并行、串行和漏行。
3.精细管理
出苗后要经常检查双亲的生长状况，判 断花期能否相遇。在花期不能良好相遇情 况下，要采用补救措施，如对生长慢的可 采取早间苗、早定苗、留大苗，偏肥、控 水等办法，促进生长；对生长快的可采用 晚间苗、晚定苗、留小苗，控肥、偏水， 深中耕等办法，按照双亲对花期的要求促 进或抑制其生长发育。
6.雌性系的利用
使雌雄同株异花的植物中雄花的发育受 抑制，而得到纯雌花的植株，即为雌性系。 用它配制杂交种，手续简便，易于得到较 多数量的杂交种种子。 如黄瓜全雌株。
六、杂交制种技术
主要技术环节
1.安全隔离 2.规范播种 3.精细管理 4.去杂去劣 5.去雄授粉 6.分收分藏
1.安全隔离
• 隔离目的：防止父本的花粉飞入制种区，影 响杂交种的质量。
优势育种和杂交育种的区别
杂交育种是一个“先杂后纯”的过程 优势育种是一个“先纯后杂”的过程 因此，利用优势育种供生产上播种的 一代杂种，不能留种，需每年购买新的 种子。
五、杂交种种子的生产
1.人工去雄制种 2.利用化学药剂杀雄制种 3.利用标记性状制种 4.利用自交不亲和性制种 5.利用雄性不育性制种 6.雌性系的利用
作物育种与良种繁育
1)调节开花期
杂交亲本的开花期必须相遇，才能进行杂交。 如果双亲在正常播种期播种时花期不遇，则需 要用调节花期的方法使花期相遇。首先采用分 期播种方法，就是将早开花亲本晚播，晚开花 亲本早播，或将母本适时播种，父本分期播种， 调整花期。其次是利用春化、光照处理和调整 生育期间的温度等办法使花期一致。另外，对 于早熟亲本多施氮肥可以延迟开花；对晚熟亲 本多施磷肥可以促进开花。采用中耕切根和灌 水等措施也可起到调节花期的作用。
第三节 作物育种的主要方法
一、系统育种 （一）系统育种的特点和作用 系统育种就是采用单株选择法、优中选优、连
续选优，俗称“一穗传”、“一株传”。是自 花授粉、常异花授粉和无性繁殖作物常用的育 种方法，也是改良现有品种的一个重要手段。 这样育成的品种是由自然变异的一个个体发展 成为一个系统而来的，故称为系统育种。它具 有两个特点：
– 3．改良混合选择法 – 单株选择法和混合选择法相结合的方法。
四、育种程序
为了把育种工作建立 在科学的基础上，并 使工作能有计划、有 步骤地进行，要求有 一套相互联系的田间 试验程序，即育种程 序。它包括原始材料 圃、选种圃、鉴定圃、 品种比较试验和区域 试验。
原始材料圃 选种圃 鉴定圃
品种比较试验 区域试验
优良品种必须具有高产、稳产、优质等优点，受群众欢迎， 生产上广为种植。如果不符合生产要求，没有直接利用价 值，不能作为农业生产资料，也就不能称为品种。
品种有地区性，时间性，特征特性的一致性。
二、良种在农业生产中的作用
（一）提高产量 （二）改进产品品质 （三）增强抗逆性 （四）扩大栽培区域
2．亲本圃
杂交育种一般设置亲本圃。通过对原始材料的研究 鉴定，选择出好的材料供杂交之用，并将它们种植 在亲本圃。根据杂交需要进行分期播种以调节花期， 单本种植，行距宜宽，以便于杂交操作。
园林植物花卉育种学第7章 杂种优势的利用
种不同，H值也就不同。
.
4. 离中优势 又称平均显性度 H= [F1- (P1+P2)/2]/[(P1-P2)/2]
– 以双亲平均值之差的一半为标准
• 反映了杂种优势与双亲值之差的相关性 (P117)
.
影响一代杂种利用价值的因素
杂种产生的经济效益 VS 生产杂种种子的成本
1. 杂种优势的利用决定于F1的实际经济效益与生产 F1成本之间的相对效益。F1实用价值是取决于它 的实际经济价值； F1实际经济价值在不同花卉、不同杂交组合是不 同的;
础材料 2．选择优良单株自交 3．逐代系间选择淘汰
.
原始群体 S0 S1
S2
S3
A 品种
B 品种
S4
自交系
A1
A2 A3
B
F1 性能比较 （配合力分析）
F1
F1
F1
F1 种子生产
.
图 6-1 自交系与单交种选育过程
二、 配合力测定
(一）配合力的概念: 指作为亲本杂交后F1代表现优良与否的能力。
• 一般配合力（general combining ability， gca）指一个亲本自交系在一系列杂交组合中 杂种后代某一性状的平均表现，通常用离均差 表示。
P2
▪显性效应（Dominant effect）是指在杂合 位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的 互补效应。
• 显性基因的加性效应（累积效应Additive effect）是指非等位基因位点上显性效应的集 合，即不同位点上的显性基因的累加效应。
• 显性说认为：基因型不同的品种（或自交系）
杂交，其F1内有许多不同位点上都有显性基 因抑制着相对应的隐性基因，达到互相补充
– 根据公式，当F1＝MP ，即(P1+P2)/2时，H＝0，为无优
.
4. 离中优势 又称平均显性度 H= [F1- (P1+P2)/2]/[(P1-P2)/2]
– 以双亲平均值之差的一半为标准
• 反映了杂种优势与双亲值之差的相关性 (P117)
.
影响一代杂种利用价值的因素
杂种产生的经济效益 VS 生产杂种种子的成本
1. 杂种优势的利用决定于F1的实际经济效益与生产 F1成本之间的相对效益。F1实用价值是取决于它 的实际经济价值； F1实际经济价值在不同花卉、不同杂交组合是不 同的;
础材料 2．选择优良单株自交 3．逐代系间选择淘汰
.
原始群体 S0 S1
S2
S3
A 品种
B 品种
S4
自交系
A1
A2 A3
B
F1 性能比较 （配合力分析）
F1
F1
F1
F1 种子生产
.
图 6-1 自交系与单交种选育过程
二、 配合力测定
(一）配合力的概念: 指作为亲本杂交后F1代表现优良与否的能力。
• 一般配合力（general combining ability， gca）指一个亲本自交系在一系列杂交组合中 杂种后代某一性状的平均表现，通常用离均差 表示。
P2
▪显性效应（Dominant effect）是指在杂合 位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的 互补效应。
• 显性基因的加性效应（累积效应Additive effect）是指非等位基因位点上显性效应的集 合，即不同位点上的显性基因的累加效应。
• 显性说认为：基因型不同的品种（或自交系）
杂交，其F1内有许多不同位点上都有显性基 因抑制着相对应的隐性基因，达到互相补充
– 根据公式，当F1＝MP ，即(P1+P2)/2时，H＝0，为无优
07第七章 近亲繁殖和杂种优势讲解
父母与儿女之间、同胞兄弟姐妹之间基因 相同的可能性为1／2，彼此之间称为一级亲属； 祖父母与孙子(女)之间、外祖父母与外孙子(女) 之间、叔(伯、姑)与侄儿(女)之间、舅(姨)与外 甥儿(女)之间基因相同的可能性为1／4，彼此 之间称为二级亲属；堂兄弟姐妹之间、表兄弟 姐妹之间基因相同的可能性为1／8，彼此之间 称为三级亲属，依次类推。
菜豆两个株系按粒重选择和种植的结果( P339之表12-4)
小粒株系
大粒株系
收获年份 当选植株种子 后代植株种子 当选植株种子 后代植株种子
平均重(mg) 平均重(mg) 平均重(mg) 平均重(mg)
轻粒种子 重粒种子 轻粒种子 重粒种子 轻粒种子 重粒种子 轻粒种子 重粒种子
1902
300 400 358 348 600 700 632 649
举例：以一对基因为例，即AA×aa F1 100%都是杂合体 F2 有1/2杂合体和1/2纯合体（根据
分离比例而得） F3 有1/4杂合体和3/4纯合体
Fr+1有(1/2)r杂合 体，1-(1/2)r 纯合体。 详见下表 。
当连续自交多代时，后代将逐渐趋于 纯合，每自交一代，杂合体所占比例即减 少一半，并逐渐接近于 0 ， 而不会完全 消失。纯合体增加的速度，则与所涉及的 基因对数及自交代数有关。 继续
1903
250 420 402 410 550 800 752 709
1904
310 430 314 326 500 870 546 569
1905
270 390 383 392 430 730 636 636
1906
300 460 379 399 460 840 744 730
1907 平均
杂种优势利用.课件
程度及表型的一致性； 5.配套系间杂交，要能充分利用相互间的互补效应及杂种
优势； 6.配套系的新陈代谢强度一般较高。
新的配套系不断被育成，旧配套系被从杂交体系中更 换下来。
三、配套杂交体系的层次
2系配套 曾祖代
3系配套
4系配套
B♂♀ C♂♀ A♂♀ B♂♀ C♂♀ D♂♀
祖代 A♂♀ B♂♀ A♂♀ B♂ × C♀ A♂ × B♀ C♂ × D♀
H (%) F1 P 100 P
目的：为便于各性状间比较，将杂种优势转化 为相对值
杂种优势产生的关键
1、是否对亲本群体选育提纯； 2、亲本群基因频率的差异大小； 3、亲本是否含优质高产基因； 4、显性效应和上位效应是否明显
H dy2
二、杂种优势利用
指利用杂种优势增加产量、提高经济效 益的过程。也把杂种优势利用称为经济 杂交。
亲本高产基因的频率 尽可能增大。
提纯：
通过选择和近交，使亲本种群在主要性状的纯合子 基因型频率尽可能增加，个体间差异尽可能减小。
选优提纯的主要方法：
品系繁育和正反反复选择
杂种优势的利用必须在纯繁基础上进行！
二、杂交亲本的选择
因为对父、母本的要求不同，选择标准也不同： （一）对母本的要求：
在进行配合力测定前，应该对杂交效果有个大致 的估计，值得测定的才测定。
估计杂交效果的依据
1．种群间差异大者，杂种优势往往较大 2．长期与外界隔绝的种群间杂交，一般可产生较
大的杂种优势 3．遗传率低、近交时衰退严重的性状，杂种优势
较大（非加性效应大） 4．主要经济性状变异系数小的种群，杂交效果好
（整齐度反应基因型的纯合度） 5．运用分子生物学技术进行预估
父母代 A♂ × B♀
优势； 6.配套系的新陈代谢强度一般较高。
新的配套系不断被育成，旧配套系被从杂交体系中更 换下来。
三、配套杂交体系的层次
2系配套 曾祖代
3系配套
4系配套
B♂♀ C♂♀ A♂♀ B♂♀ C♂♀ D♂♀
祖代 A♂♀ B♂♀ A♂♀ B♂ × C♀ A♂ × B♀ C♂ × D♀
H (%) F1 P 100 P
目的：为便于各性状间比较，将杂种优势转化 为相对值
杂种优势产生的关键
1、是否对亲本群体选育提纯； 2、亲本群基因频率的差异大小； 3、亲本是否含优质高产基因； 4、显性效应和上位效应是否明显
H dy2
二、杂种优势利用
指利用杂种优势增加产量、提高经济效 益的过程。也把杂种优势利用称为经济 杂交。
亲本高产基因的频率 尽可能增大。
提纯：
通过选择和近交，使亲本种群在主要性状的纯合子 基因型频率尽可能增加，个体间差异尽可能减小。
选优提纯的主要方法：
品系繁育和正反反复选择
杂种优势的利用必须在纯繁基础上进行！
二、杂交亲本的选择
因为对父、母本的要求不同，选择标准也不同： （一）对母本的要求：
在进行配合力测定前，应该对杂交效果有个大致 的估计，值得测定的才测定。
估计杂交效果的依据
1．种群间差异大者，杂种优势往往较大 2．长期与外界隔绝的种群间杂交，一般可产生较
大的杂种优势 3．遗传率低、近交时衰退严重的性状，杂种优势
较大（非加性效应大） 4．主要经济性状变异系数小的种群，杂交效果好
（整齐度反应基因型的纯合度） 5．运用分子生物学技术进行预估
父母代 A♂ × B♀
《杂种优势利用》课件
杂交优势的利用可以提高农作物的产量、品质和抗性。通过杂交选育，我们 可以创造新的优良品种，提升农业生产的效益和可持续性。
杂交育种的优点
1 增强稳定性
杂交育种可以增加作物的遗传多样性，提高抗性和适应性，从而增强作物的稳定性。
2 改良特性
通过杂交，我们可以将不同品种的有益特性进行组合，创造出具有更多有用特性的新品 种。
通过杂交育种，我们可以培育出 高产的作物品种，增加粮食和农 产品的产量。
抗病品种
利用杂交优势，我们可以培育出 对病虫害具有较强抗性的植物品 种，减少对农药的依赖。
耐旱品种
杂交育种可以提升作物对干旱环 境的适应能力，减少因干旱而造 成的产量损失。
结论与展望
因其在农作物育种中的重要性和广泛应用，杂种优势的研究将持续推进，并 在未来的农业生产中发挥更大的作用。
《杂种优势利用》PPT课 件
通过本课件，我们将介绍杂种优势的概念和利用，以及杂交育种的优点和应 用。欢迎大家一起探索这个引人入胜的话题。
杂种优势概述
杂种优势是指杂交后代相对于纯种个体表现出的优越性。杂种优势来源于亲 本之间的基因互补效应，使得杂种在某些性状上具有比纯种更优异的表现。
杂交优势与利用
3 提高产量
杂种优势的利用可以显著提高农作物的产量，满足不断增长的人口需求。
杂交育种的实现
1
亲本选择
选择具有丰富遗传变异和互补特性的亲本进行杂交。
2
杂交操作
通过不同的杂手段，将亲本进行杂交并获得杂交种子。
3
后代选择
对杂交后代进行筛选和评价，选出具有优良性状的个体继续繁育。
杂交育种的应用
高产品种
杂交育种的优点
1 增强稳定性
杂交育种可以增加作物的遗传多样性，提高抗性和适应性，从而增强作物的稳定性。
2 改良特性
通过杂交，我们可以将不同品种的有益特性进行组合，创造出具有更多有用特性的新品 种。
通过杂交育种，我们可以培育出 高产的作物品种，增加粮食和农 产品的产量。
抗病品种
利用杂交优势，我们可以培育出 对病虫害具有较强抗性的植物品 种，减少对农药的依赖。
耐旱品种
杂交育种可以提升作物对干旱环 境的适应能力，减少因干旱而造 成的产量损失。
结论与展望
因其在农作物育种中的重要性和广泛应用，杂种优势的研究将持续推进，并 在未来的农业生产中发挥更大的作用。
《杂种优势利用》PPT课 件
通过本课件，我们将介绍杂种优势的概念和利用，以及杂交育种的优点和应 用。欢迎大家一起探索这个引人入胜的话题。
杂种优势概述
杂种优势是指杂交后代相对于纯种个体表现出的优越性。杂种优势来源于亲 本之间的基因互补效应，使得杂种在某些性状上具有比纯种更优异的表现。
杂交优势与利用
3 提高产量
杂种优势的利用可以显著提高农作物的产量，满足不断增长的人口需求。
杂交育种的实现
1
亲本选择
选择具有丰富遗传变异和互补特性的亲本进行杂交。
2
杂交操作
通过不同的杂手段，将亲本进行杂交并获得杂交种子。
3
后代选择
对杂交后代进行筛选和评价，选出具有优良性状的个体继续繁育。
杂交育种的应用
高产品种
育种学 第七章 杂种优势利用
AaBbCcDd=12+10+8+6=36＞29，表现正向超亲杂种优势。
2021/10/8
44
显性假说的缺陷:
❖
并非所有显性基因都控制有益性状,
而隐性基因控制不良性状;
❖
不能解释F1的产量会大于双亲产量之和(最
大也只等于双亲产量之和);
❖
自交系的产量与杂种F1产量的相关性.
2021/10/8
45
二、超显性假说
优势，AA,aa个体不表现杂种优势。
2021/10/8
37
四、杂种优势的固定
（一）染色体加倍—部分固定杂种优势
以一对基因Aa为例，根据显性假说，F2之所以优势下降是
因为F2中出现了25%的aa基因型。如果将F1（Aa）加倍成变成
双二倍体AAaa，这种双二倍体自交留种，下一代aaaa基因型
的个体只占1/16（6.5%），用此法可以部分固定杂种优势，但
本杂交配制而成的中早熟彩色大白菜一代杂种。
• 此外，高粱、油菜、棉花，园艺植物、蔬菜等
杂种优势利用也很普遍。
二、杂种优势的概念和度量
(一）杂种优势概念
1876年：Mendel首先提出“杂种活力”
（hybrid vigor）概念,但未做详细解释。
2021/10/8
19
1908年,Shull首次提出杂种优势－heterosis
等通过对水稻产量性状的研究，发现上位性效应在
水稻产量杂种优势中起着重要的作用。Macia 等发
现上位性能够增加有机体的复杂性并且可以提高基
因网络系统的性能
51
基因互补与杂种优势
❖
杂种优势是诸多因素相互作用的结果，因此仅仅根
据基因组的杂合性来解释杂种优势的形成原因是远
2021/10/8
44
显性假说的缺陷:
❖
并非所有显性基因都控制有益性状,
而隐性基因控制不良性状;
❖
不能解释F1的产量会大于双亲产量之和(最
大也只等于双亲产量之和);
❖
自交系的产量与杂种F1产量的相关性.
2021/10/8
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二、超显性假说
优势，AA,aa个体不表现杂种优势。
2021/10/8
37
四、杂种优势的固定
（一）染色体加倍—部分固定杂种优势
以一对基因Aa为例，根据显性假说，F2之所以优势下降是
因为F2中出现了25%的aa基因型。如果将F1（Aa）加倍成变成
双二倍体AAaa，这种双二倍体自交留种，下一代aaaa基因型
的个体只占1/16（6.5%），用此法可以部分固定杂种优势，但
本杂交配制而成的中早熟彩色大白菜一代杂种。
• 此外，高粱、油菜、棉花，园艺植物、蔬菜等
杂种优势利用也很普遍。
二、杂种优势的概念和度量
(一）杂种优势概念
1876年：Mendel首先提出“杂种活力”
（hybrid vigor）概念,但未做详细解释。
2021/10/8
19
1908年,Shull首次提出杂种优势－heterosis
等通过对水稻产量性状的研究，发现上位性效应在
水稻产量杂种优势中起着重要的作用。Macia 等发
现上位性能够增加有机体的复杂性并且可以提高基
因网络系统的性能
51
基因互补与杂种优势
❖
杂种优势是诸多因素相互作用的结果，因此仅仅根
据基因组的杂合性来解释杂种优势的形成原因是远
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中国杂交水稻早期种植情况
年
1976 1980 1985
面积（万亩）
水稻 杂交稻 %
54326 201.6 0.39 50817 7183.1 14.13 47757 12628 26.44
亩产（公斤）
水稻
231.5 275.5 351.9
杂交稻 增产
280.0 48.5 353.1 77.6 431.5 79.6
第一节 杂种优势利用的简史与现状
一、杂种优势利用的简史 二、农作物杂种优势利用 三、杂种优势的利用成就
杂种优势的概念
杂种优势(heterosis)：两个或几个遗传性 不同的亲本杂交所产生的杂种在生长势、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。
一、杂种优势利用的简史
单交种 性状整齐，增产幅度大， 三交种 产量低于单交种，制种产量高 双交种 产量低于单交种，制种产量高 综合杂交种 连续用多代，不需年年制种
3. 品种-自交系间杂交种（顶交种） 产量和整齐度不如自交系间杂交种
4. 雄性不育杂交种
细胞质雄性不育杂交种：
三系杂交种
水稻 、高粱
第十章 杂种优势利用
Chapter 10 The Utilization of Heterosis
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 杂种优势表现特征 第三节 作物繁殖方式与杂种优势利用 第四节 自交系的选育 第五节 配合力及其测定 第六节 利用杂种优势的途径和杂交制种技术
可育
不育
2）1951年：木原 均将普通小麦的细 胞核导入尾形山羊 草的细胞质中产生 了雄性不育性。
3）1962年：以提莫菲维小麦为与普
通小麦Bison（为轮回亲本）连续回交 获得T型细胞质不育系和保持系。
保持系
4）同年（1962）
利用提莫菲维的恢 复基因育成普通小 麦Marquis恢复系， 实现了三系配套。
第五节 配合力及其测定
一、 配合力的概念 二、 配合力的测定
一、配合力的概念
配合力：亲本对杂种后代某个性状产生 的影响。
一般配合力：某个亲本在一系列杂交组 合中，对杂种后代某个性状产生的平均 影响。
特殊配合力：两个特定亲本杂交，亲本 对杂交种某一性状的影响。
二、配合力的测定
测交：测定亲本配合力的杂交 测验种：在测定配合力时，用来与被测系
4. 杂种优势指数
杂交种某一性状平均值与双亲同一性状 平均值的比值
杂种优势指数（%）=-----F--1------×100 MP
将杂种优势归为四类：
超亲优势 中亲优势 部分优势 负向中亲优势 负向部分优势 负向超亲优势
F1>HP MP<F1<HP LP<F1<MP F1<LP
二、 杂种优势表现的特点
1） 1900—1908年：
East & Shull培育 玉米自交系，利用
×
自交系培育单交种。
单交种
2）1910-1915年:农民不愿意进行玉米自交和 杂交，杂交玉米工作未继续进行。
3） 1916-1918年： Jones提出培育 双交种，为杂交 种生产开辟了新 途径。
×
×
单 交
×
单 交
种
种
双交种
三、杂种优势的利用成就
农业的“曼哈顿工程” 世界：据Duvick最近估计，由于推广杂交玉米、
高梁和水稻，每年增产粮食8000万吨，相当于每 年扩大种植面积2800万公顷。
中国：建国50年来，我国杂交玉米占我国玉
米面积的85%，杂交水稻占50%，杂交油菜占 30%，近20年中，利用杂种优势已为我国增产 粮食8亿吨以上。
长绒棉4293 正常绿苗
芽黄 正常绿苗 自交 杂交种
4. 利用自交不亲和性制种 自交不亲和系 × 自交亲和系 杂交种
自交不亲和系互为父母本
自交不亲和系 × 自交不亲和系
♀
♀
杂交种
杂交种
（1）自交不亲和系的繁殖方法： ①人工剥蕾授粉 ②花期盐水喷雾 ③利用自交不亲和保持系
自交不亲和系 × 自交不亲和保持系
1. 品种间杂交种 2. 自交系间杂交种 3. 品种-自交系间杂交种 4. 雄性不育杂交种 5. 自交不亲和性杂交种 6. 种间亚种间杂交种
单交种 三交种 双交种 综合杂交种
1. 品种间杂交种
特点：育种程序简单，F1表现不整齐， 杂种优势低于自交系间杂交种。
2. 自交系间杂交种
特点：育种程序复杂，所需时间长，杂交 种生长整齐，优势明显。
50株，人工套袋自交
S1
综合性状良好的植株，继
续套袋自交
S2
通过4-6代连续选株自交，就
可以育成自交系。
自交系选育过程应注意：
自交的过程中要对农艺性状进行选择； 在一定时期测定配合力；
自交 自交系选育过程： 选择
配合力测定
三、自交系的改良
在自交系存在个别缺点时，对自交系进 一步改良，多采用回交改良方法。
自1976年～2000年已经累积增产稻谷3.6亿吨， 相当于扩大了近6000万公顷的水稻一、杂种优势的度量 二、杂种优势表现的特点
一、杂种优势的度量
1.平均优势（中亲优势）
杂种一代某一性状的平均值超过双亲同一 性状平均值的百分率
F1-MP 平均优势（%）=-------------×100
3.测定配合力的方法
(1) 共同测验种法： 顶交法 多系测交法
如果被测系少，采取人工套袋杂交的办法。 如果被测系多，采用一父（测验种）多母（被测系） 隔离区法。
第六节 利用杂种优势的途径和杂交制种技术
一、利用杂种优势的途径 二、杂交种的类别 三、杂交制种技术
一、利用杂种优势的途径
1. 人工去雄制种 采用人工去雄制种，作物必须具备三个条件： ①花器较大，易于人工去雄 ②人工杂交一朵花，能得到数量较多的种子 ③种植杂交种时用种量少。
不育系 恢复系
5）1974年，第一个
CMS杂交种在生产上 应用(US)
6）1980年开始，化学杀雄剂研究。
乙烯利 WL84811（Shell) SC2053 (Shell) Genesis( Mensanto)
CMS/Rf CHA
简单 经济 有效
解决制种问题的 核心是产生雄性 不育的方法
两系法（光温敏 不育）
①自交系的花粉量大，散粉畅 ②自交系自身产量高 ③自交系雌雄花期协调，结实性好
二、自交系选育过程
1.选育自交系的原始材料
①地方品种和推广品种 ②各类杂交种 品种或品种间杂交种选育的自交系—一环系 自交系间杂交种选育的自交系—二环系 ③综合品种和人工合成群体
2. 选育自交系的过程
S0
种植原始材料，选择30至
熟
×
优 质 晚 熟
早 熟 优 质
种间杂交种
心叶烟草（ Nicotiana glutinosa）
4.杂种优势
孟
豌
概念的提出 德
豆
尔
像
Ｍendel （1865）在豌豆杂交试验中，首 先提出杂种活力（Hybrid vigor）术语。
Shull在1908年:提出杂种优势概念。
二、农作物杂种优势利用
1 .杂交玉米研究简史
2. 利用理化因素杀雄制种 物理因素杀雄：温度 化学因素杀雄：GENESIS EK
3.利用标志性状制种 用某一显性或隐性性状作标志，区别真假 杂种，不需要去雄。
具体做法：给父本转育一个苗期出现的显 性标志性状或给母本转育一个苗期出现的 隐性标志性状。间苗时 ，拔掉具有隐性性 状的幼苗。
彭泽1号 × 芽黄
3）1954年：育成
3197A不育系，并实 现了三系配套。
矮 秆 杂 交 高 粱
高 秆 杂 交 高 粱
4）20世纪50年代后期
美国已基本上普及了高粱 杂交 种，产量提高了百分 之二十至五十。
3. 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
总产（亿公斤）
水稻 杂交稻 %
1258.1 1399.1 1680.4
5.9 253.7 18.13 545.8 32.48
中国杂交水稻近年来种植情况
全国杂交水稻种植面积1533.33万公顷，约占水 稻总面积的50%，产量占水稻总产近60%。
4.杂交小麦研究简史
CIMMYT杂交小麦田
1）1934年: 发现小麦具有杂种优势
1.杂种优势是普遍的生物现象 2.杂种优势是复杂的生物现象 杂种优势大小主要与以下几个方面有关： ①与作物的种类和繁殖方式有关 ②与亲本性状的差异和纯度有关
3. 杂种优势的表现是多种多样的 营养型 生殖型 适应型
4. F2及以后世代杂种优势衰退
第三节 作物繁殖方式与杂种优势利用
一、利用杂种优势的基本原则 二、不同繁殖方式作物利用杂种优势的特点
一、 利用杂种优势的基本原则
1.选配强优势组合 2.提高两亲的纯合性 3.采用简易的制种技术
二、不同繁殖方式作物利用杂种优势特点
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。
4）1920-1925年：双交 种Burr-Leammg在新 英格兰推广。
5） 1920—1925：Henry A. Wallace 培育出杂交种 Copper Cross ， 于1924年获得Iowa玉米产量试验金奖。