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我国是泱泱农业大国，但耕地面积仅仅占世界的10，却要养活占世界22的人口，粮食问题一直是困绕在中国人民，乃至世界人民心头的难题。经过长期的实践与探索，人们终于发现，“杂种优势”可以大幅度提高粮食产量。什么是“杂种优势”？它为什么能大幅度提高农作物的产量？,细胞质遗传的应用,细胞质遗传的应用,主要应用于：,作物育种,在生产上使用杂交种，比使用连年种植的优良品种有更显著的增产作用，作物表现出生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强等特点，人们称这种现象为杂种优势。,杂种优势：,杂种为什么会表现出优势？,因为杂种可以集合双亲的有利基因而产生杂种优势，并且两个亲本的亲缘关系越远，携带的异质基因越多，杂种优势越明显。,优势只表现在F1，而F2自交后会出现性状分离。,杂种优势会不会稳定遗传？,要保持作物的杂种优势，必须年年配制第一代杂交种。,杂交育种的主要措施是什么？,盂德尔的杂交试验告诉我们杂交育种的关键步骤就是人工去雄。,对于水稻、小麦等雌雄同花植物，花又很小，人工去雄就非常困难了。如何解决实际生产中的问题，让杂交育种工作变得简单易行呢？,针对如此大的难题，我国科学家是如何采取措施的？,有这样一个人,在20世纪60年代有这样一个梦想,想利用雄性不育的“母稻”来生产出水稻的杂交种。,One people,one dream.,植株的雄蕊发育不正常，不能产生可育的花粉，但雌蕊正常可育，可以接受其他植株的花粉而产生种子，这种现象在遗传学上称为雄性不育。,雄性不育,具有可遗传的雄性不育性状的同种植株群体叫做雄性不育系。,雄性不育系,免去大量的人工去雄工作，既节省劳动力，又保证杂交种的纯度。,这样他踏上的是一条前人没有走过的路。首要任务是必须找到雄性不育植株。,何时何地他发现了雄性不育植株？1964年7月5日午后2点25分，他终于发现了第一株天然雄性不育水稻。发现地点：安江农校水稻实验田。水稻品种：洞庭早籼。1965年，“知识十汗水十灵感十机遇”，终于成全了他的第一份心愿。这一年，他通过对8 500多穗（加上去年总计达14 000多穗）扬花期稻穗的仔细观察，新找到了5株（加去年总共6株）天然雄性不育水稻，经测算，他得出水稻天然雄性不育的发生概率大约为三千分之一。,袁隆平及其助手们利用在稻田里发现的雄性不育植株做了几千次的杂交试验，结果都不太理想，他们从中得到的启示是什么？如果用远源的野生雄性不育稻与栽培稻杂交，可能会取得较好的效果。远源的野生雄性不育稻是何时发现的？1970年，海南。第一批雄性不育杂交稻种是何时诞生的？1975年，经过103个单位，300多位专家的支持。打破了世界性的自花授粉作物育种的禁区，实现了历史性的突破。,杂交水稻的优势是什么？我国是世界上一个产稻大国。多年来，水稻播种面积在5亿亩左右。近年来，全国杂交水稻每年种植面积为0153亿ha上下，约占全国水稻总面积的50，而产量却占稻谷总产量的近60，平均增产20，每年增产的稻谷可养活6 000万人口。从这些材料可以看出，杂交水稻可以明显提高产量。除此以外，杂交水稻还有生长健壮、整齐，抗逆性强等优点。所以，杂交水稻技术已经在世界上几十个国家得到了推广和应用。,植物发生雄性不育的原因,（1）雄性是否可育，是由核基因和质基因共同决定的。,核基因质基因,：可育基因R对不育基因r是显性：可育基因为N，不育基因为S,（2）核基因和质基因的关系：质可育基因N可使花粉正常发育；核可育基因R能够抑制细胞质不育基因S的表达，可使花粉正常发育。,水稻能否正常产生花粉受细胞核基因(R-r)和细胞质基因(N-S)共同控制。核基因R和质基因N都具有“显性”，有其中任何一个时，都能产生正常产生花粉，只有两者都不存在时，才表现为雄性不育。,二 三系配套法育种,（3）雄性的育性相关基因组成：,N(RR)雄性可育,N(Rr)雄性可育,N(rr)雄性可育,S(RR)雄性可育,S(Rr)雄性可育,S(rr)雄性不育,如何解决雄性不育系的自身留种问题？,要保持杂种优势，必须年年配制第一代杂交种，这样就年年需要不育系，而雄性不育系不能自花传粉，在杂交过程中只能做母本。用什么品种做父本，可以让不育植株上结出种子，而且又能保持雄性不育的特点呢？,雄性不育系自身留种：,不育系 S(rr),不育系 S(rr),保持系 N(rr),保持系不仅要使不育系所产生的后代始终是不育的，,而且，保持系的其他性状也要与不育系完全相同，这样才能使不育系完全保持不变。,雄性不育系自身留种：,保持系：基因型为 N(rr)的品种，既能使母本结实，又使后代保持了不育特性，因此叫做雄性不育保持系（简称保持系）。,雄性不育系的留种,雄性不育系,雄性不育保持系,雄性不育系,基因型为N（rr）的品种，既能使母本结实，又使后代保持了不育特性。,如何得到雄性可育的杂交种？,大田里使用的杂交种必须是雄性可育的，这样才能生产出粮食。以雄性不育系做母本，什么品种做父本才能使后代恢复可育呢？,不育系 S(rr),杂交种 S(Rr),恢复系 N(RR),雄性不育系培育可育子代的方法,不论哪种恢复系与不育系杂交，结果都会得到具有杂种优势的S（Rr）基因型的植株。,雄性可育系的杂交种：,恢复系 N(RR),恢复系：基因型为 N(RR)的品种，能够使雄性不育系的后代恢复可育性，因此叫做雄性不育恢复系（简称恢复系）。,杂交种的育种,雄性不育系,雄性不育恢复系,雄性可育杂交种,播种,植株,可传粉结实,具有杂种优势,基因型为N（RR）的品种，能使雄性不育系的后代恢复可育性。,二 三系配套法育种,在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系配套使用，就是三系配套。,什么叫三系配套？,使三系植株间的天然授粉顺利进行。,实际生产中要做到三系确实能够配套使用的关键问题是什么？,二 三系配套法育种,1）三系的花期一致。2）保持系和恢复系的植株要比不育系高一些，以便花粉顺利地散落到不育系是花上。,如何使天然授粉顺利进行？,1）选种时要考虑到遗传性状符合要求。2）可采取人为喷洒激素的方法改变。如不同浓度的赤霉素可使植株生长受促进或抑制，从而调节植株的高矮和花期。,花期怎么才能一致？植株高矮又如何控制？,在一块稻田里，间行种植不育系和保持系，在不育系和保持系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？,不育系没有花粉，花粉只能从保持系而来，因此不育系植株上结出的种子仍是不育系，保持系是一种自交情况，因此植株上结出的种子仍是保持系。,在一块稻田里，间行种植不育系和恢复系，在不育系和恢复系的植株上分别结出何种种子？其基因型分别为何种类型？,不育系上结出的种子是杂交优势种S（Rr），恢复系上结出的种子仍是恢复系N（RR）。,在一块稻田里，不育系、保持系和恢复系三种植株同时间行种植，结果又会怎样？,由于三系间行种植，不育系、保持系、恢复系分别都能既可以接受保持系的花粉，又可以接受恢复系的花粉，因此在不育系植株上可以得到基因型为S(rr)和S(Rr）的种子，保持系植株上可以得到N（rr）和N（Rr）的种子，恢复系植株上可以得到基因型为N（RR）和N（Rr）的种子。,在实际生产中配制杂交种时，一定要建立两个隔离区。一个是繁殖不育系和保持系的隔离区，交替种植不育系和保持系，在不育系植株上收获不育系种子，在保持系植株上收获保持系种子，达到同时繁殖不育系和保持系的目的。,另一个是制杂交种的隔离区，交替种植不育系和恢复系，在不育系植株上收获可供大田使用的优势杂交种，在恢复系植株上收获恢复系种子，从而达到既制备了大量的优势杂交种，又繁殖了恢复系的目的。,三系配套育种,定义,在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢复系配套使用，获取杂交种的方法。,用水稻雄性不育系作母本育种,保持系,不育系,保持系,不育系,恢复系,恢复系,保持系,不育系,恢复系,三系法杂交育种流程图,不育系留种S（rr）,杂交种S（Rr）,三系配套与杂交育种,雄性不育保持系N（rr）,雄性不育系S（rr）,雄性不育恢复系N（RR）,不育系S(rr),保持系N（rr）,恢复系N(RR),生产杂交种,同种植物中具有可遗传的雄性不育性状的植物群体,既能使母体结实，又使后代保持了不育性状的植物群体。,能够使雄性不育系的后代恢复可育性的品种。,在杂交育种中，雄性不育系、雄性不育保持系、雄性不育恢复系必须配套使用。,三 两系法杂交水稻技术,培育光温敏型雄性不育系，即水稻在长日照、高于临界温度（23）时表现为雄性不育；而在短日照、低温时，表现为雄性可育。这种特性使它本身可以自交繁种，从而省略了三系法中的保持系。两系法具有程序简化，周期短，杂种优势更强，增产潜力更大等优点。,两系法杂交水稻技术的关键？,练习题,、细胞核基因控制的性状，子代的性状是由决定的；细胞质基因控制的性状，子代的性状是由决定的。,双亲的基因型,母本,、将大田生产用杂交种的花粉授给不育系，所结种子长出的1000株水稻，预计其中雄性可育的有株，雄性不育的有株。,、一紫茉莉枝条上结籽40粒，形成的幼苗中正常绿色13株，花斑叶25株，白化2株。产生这些种子所需的花粉来自：（）A、绿色枝条 B、白化枝条 C、花斑枝条 D、不能确定,500,500,D,1）“杂交水稻之父”袁隆平在20世纪60年代进行了六年的栽培水稻杂交试验，没有获得质核互作的雄性不育株，他从失败中得到的启示是（）A、水稻是自花传粉植物，只能自交 B、进行杂交试验的栽培稻的性状不优良 C、进行杂交试验所产生的后代不适应当地的土壤条件 D、应该用远源的野生雄性不育稻与栽培稻进行杂交,练习,D,2）某农场不慎把保持系和恢复系种到一块地里，则在恢复系上可能获得的种子的基因型是（）A、N(RR)和 N(Rr)B、S(rr)和 S(Rr)C、N(Rr)和 S(Rr)D、N(rr)和 N(Rr),练习,A,3）人们在种植某些作物时，主要是为了获取营养器官，如甜菜。若利用雄性不育系培育这类作物的杂交种，母本和父本在育性上的基因型依次是（）A、S(rr)、N(RR)B、S(rr)、N(rr)C、N(RR)、S(rr)D、N(rr)、S(rr),练习,B,4）关于小麦和玉米雄性不育的叙述中不准确的是（）A、雄性不育系和恢复系的后代都可作为杂交种 B、雄性不育系作母本和保持系产生的后代仍是不育系 C、雄性不育系在杂交育种种只能作为母本 D、雄性不育是细胞核基因和细胞质基因共同决定的,练习,A,1、保持系的特点是（）A 既能使母体结实，又使后代保持了不育的特性B 质基因是不育基因，核基因是可育基因C 质基因是可育基因，核基因是不育基因D ABC都对2、“三系配套是指（）A 雄性不育系、保持系和杂交系配套使用B 恢复系、保持系和杂交系配套使用C 雄性可育系、恢复系和杂交系配套使用D 雄性不育系、保持系和恢复系配套使用3、杂交子一代雄性不育系，基因型为S（rr），则它的双亲可能基因型为（）A N（rr）S（rr）B S（Rr）N（rr）C S（RR）N（rr）D S（rr）N（RR）,A,D,B,人们在种植某些作物时，主要是为了获取营养器官，如甜菜（取块根），洋葱（取鳞片叶）等。若利用雄性不育系培育这类作物的杂交种，父本在育性上的基因型应是怎样的？,只需营养生长不需生殖生长,人们在种植某些作物时，主要是为了获取营养器官，如甜菜（取块根），洋葱（取鳞片叶）等。若利用雄性不育系培育这类作物的杂交种，父本在育性上的基因型应是怎样的？,因为种植甜菜、洋葱等作物的目的是为了取根或鳞片叶等营养器官，所以在利用雄性不育系培育这类作物时，不需要育成恢复系，只要育成不育系和保持系就可以用于生产，因此父本的基因型应该是保持系N（rr）,用雄性不育系培育玉米杂交种子时，有这样一种途径：在4个品系A、B、C、D中，每年用AS（rr）与BN（rr）杂交，同时也用C S（rr）与D N（RR）杂交，分别得到杂交种AB和CD。第二年把第一年所得的两个杂交种再相互杂交，AB CD 得到ABCD杂交种。你能够推算出ABCD杂交种的基因型和表现型各有哪几种类型么？它们的数量之比各是多少？,S（Rr）,S（rr）,1:1,雄性可育ABCD1,雄性不育ABCD2,P,杂交种F1,杂交种F2,
