杂种优势-杂种优势的利用（遗传学课件）

玉米杂交种——登海605一、品种简介登海605是山东登海种业股份有限公司选育的玉米杂交种，2010年9月经第二届国家农作物品种审定委员会第四次会议审定通过。二、突出优点（一）高产2008～2009年参加黄淮海夏玉米品种区域试验，两年平均亩产659.0千克，比对照郑单958增产5.3%。2009年生产试验，平均亩产614.9千克，比对照郑单958增产5.5%。2011年参加山西省玉米中晚熟普密组（3500株/亩）区域试验，平均亩产806.2千克，比对照大丰26号增产6.3%；2012年生产试验，平均亩产871.4千克，比当地对照增产11.9%。二、突出优点（一）高产二、突出优点（二）抗病虫旱高抗茎腐病，中抗玉米螟，抗干旱。二、突出优点（三）高抗倒伏根系发达，茎秆坚韧，株型紧凑，果穗贴秆，株高合理（259cm），穗位较低(98cm)。二、突出优点（三）高抗倒伏玉米根系水平分布主要在距植株中心半径50cm范围内，根系垂直分布主要在0－40cm，且随生育期的推迟，后期深层根量增加。二、突出优点（四）品质优良经农业部谷物品质监督检验测试中心（北京）测定，籽粒容重766克/升，粗蛋白含量9.35%，粗脂肪含量3.76%，粗淀粉含量73.40%，赖氨酸含量0.31%。

二、突出优点（五）适应性广适宜山东、河南、河北中南部、安徽北部、山西运城地区夏播种植。二、突出优点（六）综合农艺性状好在黄淮好地区出苗至成熟101天，株型紧凑，株高259厘米，穗位高99厘米，成株叶片数19～20片。果穗长筒型，穗长18厘米，穗行数16～18行，出籽率85%以上，百粒重34.4克。

玉米杂交种——郑单958一、品种简介郑单958、河南、河北三省和国家审定，并被农业部定为重点推广品种。郑单958已累计推广面积超过5亿亩，连续9年居全国玉米种植面积第一位。截至目前，是我国种植面积最大的玉米杂交种。二、突出优点（一）高产1997-1999年在河南省和国家区域试验、生产试验中，比对照增产15-28％，达极显著，均居首位。二、突出优点（一）高产试验年份

试验类别

试验点数

产量kg/亩

对照品种

比对照增产％显著性

位次

参试品种数

1997河南省区试10558.0豫玉1215.1**1151998河南省区试10512.8豫玉1222.4**1151998国家黄淮海区试24577.3掖单1928.0**1131999国家黄淮海区试24583.9掖单1915.5**1141999河南省生产试验9630.2豫玉2315.2**181999国家黄淮海生产试验29587.1各省对照种15**113郑单958参加河南省、国家黄淮海玉米区试、生产试验中的产量表现二、突出优点（二）稳产据国家、省区试结果，地点、年份间变异系数最小，属高产稳产类型。二、突出优点（三）抗病虫能力强据国家指定单位鉴定：兼抗7种主要病虫害，是国内为数不多的多抗品种。主要病（虫）害郑单958掖单19(对照)大斑病RS小斑病RR黑粉病036.4茎腐病MRR矮花叶病HRHS粗缩病0.10.6玉米螟RMR

郑单958对几种主要病（虫）害的接种鉴定结果（1999年）备注：资料来源为国家黄淮海夏玉米品种区试指定抗性鉴定单位河北省农科院植保所玉米抗病鉴定课题。二、突出优点（四）品质优良籽粒含粗蛋白8.47%、粗淀粉73.42%、粗脂肪3.92%，赖氨酸0.37%，为优质饲料原料。二、突出优点（五）适应性广郑单958抗性好，结实件好，耐干旱，耐高温，非常适合我国夏玉米区种植。适宜我国北纬32º-45º玉米主产区、14个省（市）推广种植。二、突出优点（六）综合农艺性状好黄淮海地区夏播生育期96天左右，株高240厘米，穗位100厘米左右，叶色浅绿，叶片窄而上冲，果穗长20厘米，穗行数14行～16行，行粒数37粒，千粒重330克，出籽率高达88%～90%。杂种优势利用的发展简史与现状一、杂种优势利用的发展简史我国是利用杂种优势最早的国家，早在公元584年就有利用动物杂种优势的记载，后魏贾思勰著的《齐民要术》中就记载了雌马和雄驴杂交产生骡的事实。×↓♀♂F1马（2n=2X=64)驴（2n=2X=62)马骡（2n=2X=63)杂种优势明显1761~1766年Ko1reuter，烟草杂交发现杂种优势，并提出利用杂交种。1865年Mendel，豌豆杂交，提出杂种活力概念。1866~1876年Darwin，玉米杂交和自交，异花授粉有利、自花授粉有害。1908年，Shull首次提出了“杂种优势”这一术语和选育单交种的基本程序，从遗传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。但由于自交系产量低，成本高，未能投入生产。1918年Jones，双交种的利用与商品化生产美国历年玉米杂交种品种面积：1934年，0.40%；

1944年，56%；

1956年，普及

1960年以前，主要是双交种和一部分三交种与群体品种。

1963年后，推广单交种。我国玉米杂种优势利用研究：始于20世纪30年代

50年代品种间杂种品种

60年代推广双交种

70年代以后推广单交种

80年代普及二、农作物杂种优势利用的现状玉米杂种优势的成功应用，不仅使玉米杂种品种得到更广泛的种植，而且推动了其他作物杂种优势的利用研究。高粱、水稻、油菜、小麦、棉花等作物相继利用胞质雄性不育系生产杂种种子。除研究胞质雄性不育外，各国在作物杂种优势利用的其他途径上也进行了卓有成效的研究。（一）高粱杂种优势利用高粱是常异花授粉作物中最早成功利用杂种优势的作物，Stephens(1954)报道了高粱利用CMS不育系配制杂种。到50年代后期，美国已基本普及高粱杂种品种。我国杂种高粱的研究始于20世纪50年代后期，到60年代后期，育成并推广了一批高梁杂种品种。现在高梁杂交种已基本普及，约占高粱总面积的80％。目前，高粱杂种优势育种仍以CMS配制杂种为主。（二）水稻杂种优势利用世界杂交水稻研究始于20世纪50年代，我国杂交水稻研究始于1964年，70年代前期完成了籼型和粳型水稻三系配套（1973），70年代中期开始推广杂交水稻。水稻是自花授粉作物利用杂种优势成功典范。我国水稻杂种优势利用研究在国际上处于领先地位。水稻杂种优势育种仍以CMS三系配制杂种为主，辅以光温敏雄性不育系二系法配制杂种。杂交水稻单产比常规稻高20％左右。近年来，全国杂交水稻年种植面积约占水稻总面积的50％，而产量则占水稻总产的近60％。袁隆平杂交水稻主要荣誉1.1981年，袁隆平和籼型杂交水稻获我国第一个特等发明奖；2.1982年，被国际同行誉为“杂交水稻之父”；3.1985年，获联合国知识产权组织发明和创造金质奖和荣誉证书；袁隆平杂交水稻主要荣誉4.

1987年获联合国教科文组织巴黎总部颁发的1986～1987年度科学奖；5.

1988年获英国Rank的奖章、证书和奖金；6.1993年获菲因斯特拯救饥饿奖（美国民间组织设立）；袁隆平杂交水稻主要荣誉7.

1995年1月，获首届何梁何利基金生物学奖。8.1996年，获日本经济新闻社“日经亚洲奖”9.1999年，8117小行星被命名为“袁隆平”星；10.2001年2月获首届国家最高科技奖。袁隆平杂交水稻主要荣誉11.2004年5月获得以色列沃尔夫奖，9月获得泰国国王金镰奖。12.2010年3月获法国最高农业成就勋章；

13.2014年1月“两系法杂交水稻技术研究与应用”获国家科技进步特等奖。（三）小麦杂种优势利用杂交小麦的研究始于上世纪50年代。1951年日本首次导入异源细胞质获得普通小麦雄性不育系。许多国家育成多种细胞质的CMS与光温敏不育系，筛选出了多个化学杀雄剂。利用这些技术现已选育出一些强优势组合。我国已育成的杂交小麦品种有西杂一号（2000年陕西省审定）、绵杂麦168（2007年国家和四川两级品种审定）、绵杂麦512（2015年四川省审定）等。（四）小麦杂种优势利用棉花杂种优势利用研究目前主要集中在利用GMS和利用人工去雄配制杂种两方面。四川省利用GMS配制的杂种品种，已在生产上应用，年推广面积占该省植棉面积的25％～30％。湖南、湖北、江苏等省利用人工去雄配制出多个杂种品种。（五）小麦杂种优势利用油菜杂种优势利用研究始于上世纪60年代中期。我国已育成华杂、秦油、中油杂、郑杂系列等多个杂种品种系列，推广应用。目前以CMS为主，主要有：萝卜不育胞质

波里马不育胞质系

陕2A

目前世界上已经利用和即将利用杂种优势的植物有：玉米、水稻、高粱、黑麦、向日葵、棉花、烟草、小麦、大麦、燕麦、谷子、珍珠粟、油莱、甜菜、苜蓿、番茄、茄子、黄瓜、西葫芦、西瓜、笋瓜、南瓜、甘蓝、白菜、萝卜、胡萝卜、辣椒等植物。杂种优势利用的主要途径一、人工去雄需要满足条件：花器大，易于去雄或繁殖系数高。棉花：雌雄同花的作物，雄蕊基部与花冠相连，剥去花冠即可取雄蕊，去雄容易，每一棉铃可得30多粒种子。一、人工去雄需要满足条件：花器大，易于去雄或繁殖系数高。玉米：雌雄同株异花的作物，人工拔除母本雄穗即可，且繁殖系数高，一般一个果穗可得到160~1400粒杂交种子。一、人工去雄需要满足条件：花器大，易于去雄或繁殖系数高。烟草：花器中等，种子繁殖系数大而用种量少的作物，虽人工去雄较费工，但一个果实有1000多粒种子。一、人工去雄需要满足条件：花器大，易于去雄或繁殖系数高。番茄：花器中等，虽人工去雄较费工，但一个果实有100多粒种子，同时播种量少（每亩用30~50克）。二、化学杀雄（一）机理利用雌雄蕊抗药性不同，用内吸剂化学药剂阻止花粉的形成或抑制花粉的正常发育，使花粉失去受精能力，达到去雄的目的。二、化学杀雄（二）对杀雄剂的要求1.杀雄选择性强，不影响雌蕊的功能；2.对植株副作用小，处理后不会引起植株畸变遗传性变异3.效果稳定，成本低，处理方4.无残留毒性。二、化学杀雄（三）适用作物一些自花授粉作物和常异花授粉作物，如小麦、棉花。三、利用自交不亲和性雌、雄蕊均正常，但自交或系内交均不结实或结实很少的特性叫自交不亲和性。分为两类：配子体自交不亲和

孢子体自交不亲和自交不亲和在十字花科作物中普遍存在。利用自交不亲和系，可省去人工去雄操作。四、利用雄性不育利用雄性不育性制种，是克服雌雄同花作物人工去雄困难的最有效途径。因为雄性不育特性是可以遗传的，可以从根本上免除去雄的手续。主要类型：核-质互作雄性不育性细胞核雄性不育性遗传-生态雄性不育性五、标志性状的利用利用植株的某一显性性状或隐性性状作标志，区别真假杂种，就可以不进行人工去雄而利用杂种优势。如：水稻的紫叶鞘、小麦的红色芽鞘、棉花的芽黄性状。自交不亲和性在杂种优势中的利用一、自交不亲和性雌雄蕊发育正常，但自花授粉不能产生子代的特性称为自交不亲和性。自交不亲和性广泛存在于十字花科、禾本科、豆科、茄科等许多植物，而在十字花科中尤为普遍。一、自交不亲和性（一）异态自交不亲和性这种不亲和表现为雄蕊和花柱长度不同。Lewis把这种长花柱、短花丝的花称为针型；而把长花丝、短花柱的花称为线型。基因型针型的为ss，线型的为Ss，其中S对s为完全显性。只有在下面的基因型之间才能授粉：针型(ss)×线型(Ss)1针型(ss)∶1线型(Ss)线型(Ss)×针型(ss)1针型(ss)∶1线型(Ss)一、自交不亲和性（二）同态自交不亲和性1、配子体不亲和性花粉的受精能力决