杂种优势及其利用

A
b
a
×
A
b
a
A
b
a
B
显性假说
显性假说由Bruce（1910） 提出，基本观点如下： B 有利的显性基本抑制隐性的 B 不利作用，通过基因间的互 补，杂交种就能发挥出超过 亲本的强大生长势。
显性假说的不足之处：
并非所有显性基因都控制好 性状；而隐性基因控制不良 性状。
杂种优势及其利用
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2）超显性假说
生活力下降，经济性状退 化，产量降低的现象
杂种优势
同一遗传效应
自交衰退
杂种优势及其利用
2
杂种第1代的优势表现：
• 根系发达，长势旺盛 • 抗逆性强，适应性广 • 经济性状好，产量高 • 品质优良，经济价值高
杂种优势及其利用
3
二、杂种优势的遗传学解释
显性假说 （dominance hypothesis）
中国杂种优势的利用
从50年代开始研究园艺植物杂种优势的利用； 70年代以来甘蓝、白菜、番茄、茄子、辣椒、黄瓜、 西瓜、甜瓜等的杂交种品种已大面积应用于生产； 据不完全统计，已育成 20 种园艺植物的杂交种品 种400 余个。
旭红（F1）
小青杂翠种油优势菜及（其利F用1）
红丁萝卜 （F11）7
紫云（F1）
• G.H.Shull(1914)首次提出杂种优势术语； • H Pearson(1932)首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一
代； • D.F.Jones(1943)利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代；
杂种优势及其利用
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日本：番茄、白菜、甘蓝杂交种品种的种植面积占同类作物栽培面积 的90％以上，黄瓜为100％。
东方明珠（F1）
东方王子（F1）
杂种优势及其利用
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四、杂种优势表现的特点
（一）复杂性
• 杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同 而呈现复杂多样性。
• 从基因型看，自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉 品种间的杂种优势；不同自交系组合间的杂种优势，也 有很大差异。
• 从性状看也是不一致的，在一些综合性状上往往表现为
现的机会不等，从而各亲本杂交所产生的后代在最终的性状表
达上各不相同，即产生的优势不同，表现为各自配组的特殊配
合力不同。
显性效应 超显性效应 上位性效应
等位基因间的“显－隐”效应
等位基因间的“互作”效应 非等位基杂种因优间势及的其“利用互作”效应
同加性效应一起 产生杂种优13 势
三、杂种优势利用概况
杂种优势及其利用
概念 杂种优势的遗传机制 杂种优势利用概况
杂种优势表现的特点
杂种优势的利用原则
杂交种子的生产
杂种优势及其利用
1
一、概 念 杂
交
两个遗传组成不同
的亲本杂交产生的
Βιβλιοθήκη Baidu
F1植株在生活力、
显
生长势、抗逆性和 性
丰产性等方面超过
双亲的现象
自 交
异花授粉植物连续自交多
隐 代出现生理机能衰退，如 性 植株生长势及抗性减弱，
7
3）上位性假说
等位基因之间及不同 等位基因之间的相互 作用，导致杂种优势
a1
b1
a2
b2
×
a1
b1
a2
b2
a1
b1
×
×
a2
b2
杂种优势及其利用
8
2 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 道超显性是玉米杂 种优势的遗传基础
2、育种程序不同
优势育种
杂交育种
✓
加性效应 ✓
✓
显性效应
✓
上位性效应 部分✓
先纯后杂
先杂后纯
3、制种方法不同
程序繁杂，成本高
方法简便，成本低
杂种优势及其利用
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加性效应
一个个体的遗传组成所固有的遗传信息，它所含的基因 位点数是一定的，能稳定地传递给后代。
也就是说各位点的基因各自所控制的遗传效应是相对独 立地传递到下一代中的，在后代中它们表现为简单的相加关 系。
由Shull（1908）提出的，基本观点如下：
基因型杂合位点的贡献要大于 基因型纯合位点基因的贡献，即 A1A2>A1A1或A2A2，也称为 等位基因异质结合假说。
超显性假说的不足之处：
排除了客观存在的等位基因显 隐性关系。
a1
b1
a2
b2
×
a1
b1
a2
b2
a1
b1
a2
b2
超显性假说
杂种优势及其利用
劣 杂种优势及其利用
12
非加性效应 决定s.c.a的优劣
b
A
Ab
c
c
B a ab
c
c
B A aB
c
c
B a ab
C
c
虽然各个亲本所携带的遗传信息能稳定传递到后代，它们
在各自的位点上出现的机会不同，或者它们之间的关系表现
。的机会不同。 在各个不同的亲本个体中下述三种遗传效应
在各种基因间发生或说出现的几率是不定的，也就是说三者出
较强的杂种优势，而在一些单一性状上个别组合的果重
还存在负向优势。
杂种优势及其利用
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（二）杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切
• 一般来说，当亲本自然杂交亲和前提下，亲本间的亲缘关 系、生态类型、地理距离及性状上差异大且性状具有互补 性时，其F1优势往往较强。
杂种优势及其利用
20
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
Q1
Q 2 是水Q稻3 杂种优势的遗传基
础
Q4
Q5
Q6
Q7
杂种优势及其利用
9
3、杂种优势的分子机理
杂种优势及其利用
代谢调控
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优势育种与杂交育种的比较
相同点
基本原理和采用的手段相同
杂种
相异点
1、所利用的遗传效应不同
美国：胡萝卜、洋葱、黄瓜杂种一代占85％左右，菠菜为100％。
改良牛角椒（F1） 东亚密刺（Ｆ1） 大棚大根(一代交配)
杂种优势及其利用
春夏王
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花卉杂种优势育种的成就
• 金鱼草 • 矮牵牛 • 百合 • 樱草 • 蒲包花 • 万寿菊 • 四季海棠 • 一串红 • 三色堇 • 香石竹
杂种优势及其利用 16
B A ab
c
c
ABc 即无论是A、a、B还是b，它们传递到下一代 Abc 基本不会改变，A还是A，无论亲本间发生杂 aBc 交与否，它本身所含的遗传信息不变。所有 abc 这些效应的积加构成加性效应。亲本携带的
优良基因多，它与其它个体配组产生的优良
性状也就多，表现为一般配合力好。
加性效应决定g.c.a的优
超显性假说（overdominance hypothesis）
上位性假说（overdominance hypothesis）
杂种优势及其利用
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×
1 达尔文经过近10年研 究（1866 -1876年）
，发现异交有益，自交
有害，并认为杂种优势
的产生是不同遗传成分
的有机体杂交后的结果
杂种优势及其利用
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1）显性假说