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雜交育種與雜種優(yōu)勢的利用

2013-08-15 00:51:29陳安茹
四川農(nóng)業(yè)科技 2013年12期
關(guān)鍵詞:雜交育種配合力雜種優(yōu)勢

□陳安茹

我國作為一個(gè)以農(nóng)為本,農(nóng)民人數(shù)比例很高的發(fā)展中國家,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一直都是最基本的物質(zhì)保障。隨著世界的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步,必須大力開展現(xiàn)代新型農(nóng)業(yè),提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力,才能適應(yīng)社會(huì)的需求。作物的品種及栽培管理技術(shù)成為決定高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的兩大要素,而雜種優(yōu)勢的利用已成為作物增產(chǎn)的重要手段,優(yōu)質(zhì)品種不僅可以提高產(chǎn)量水平,還可育成性狀更為優(yōu)良的新品種。目前,國內(nèi)、外廣泛應(yīng)用的育種方法是雜交育種,它不僅應(yīng)用于常規(guī)品種的選育,也是選育不育系最基本的方法。此外,誘變育種、倍性育種等都要與雜交育種相結(jié)合,才能取得更好的效果。雖然現(xiàn)代作物育種已發(fā)展到誘變育種、細(xì)胞工程等新的途徑和方法,但雜交育種仍是當(dāng)前選育新品種的主要方法。利用雜交育種可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

一、育種

育種是一種培育動(dòng)植物新品種和新雜交種的過程。雜交育種和雜種優(yōu)勢利用都屬于育種方法。

1.雜交育種 雜交育種是一種最常用的育種方法。研究結(jié)果表明,雜交雙親間的遺傳差異與雜種產(chǎn)量之間具有密切的關(guān)系。從遺傳上看,子代的性狀取決于親本的性狀。不同親本雜交由于基因重組,綜合了兩親的優(yōu)良性狀,有利的顯性基因?qū)Σ焕[性基因的掩蓋,就可育成集兩親本優(yōu)點(diǎn)于一體的新品種。基因重組控制著兩親相同性狀的不同基因在雜種后代中,逐漸積累起來產(chǎn)生超親現(xiàn)象。要提高雜交優(yōu)勢利用水平,必須在材料育種上進(jìn)一步挖掘新資源,豐富親本的遺傳基礎(chǔ),擴(kuò)大其遺傳差異,通過有利基因的積累和加強(qiáng)育成比兩系性狀更好的新品種,親本選配隨之成為雜交育種中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的首要步驟。

2.雜種優(yōu)勢利用育種 該法是利用兩個(gè)或幾個(gè)遺傳性不同的親本雜交育出在生長勢、生活力、抗逆性、產(chǎn)量、品質(zhì)等方面優(yōu)于其親本的雜種后代的一種育種方法。

獲得雜交種有5種途徑,即人工去雄、化學(xué)殺雄及利用自交不親和性、雄性不育性和標(biāo)志性狀。

二、親本選配

1.親本選配 作為雜交育種和雜種優(yōu)勢利用中最重要的環(huán)節(jié),它決定著育種的成敗和育種成效的提高,并直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量。親本選配好,不僅容易出現(xiàn)新的優(yōu)良類型,而且一個(gè)結(jié)合還可以育成多個(gè)新品種。選配得當(dāng),有了好的遺傳基礎(chǔ),后代出現(xiàn)的類型也會(huì)隨著增多,綜合了兩親的優(yōu)良性狀,更易于選出新品種。

目前,雜交育種已具有應(yīng)用于各種作物,包括糧食、油料、蔬菜、水果、花卉等。育種給農(nóng)作物帶來的優(yōu)良性狀比比皆是。如在水稻上,以雜種優(yōu)勢強(qiáng)、穗大粒多、耐肥抗倒、豐產(chǎn)性好、生育期比汕優(yōu)63長2~3天的TP2070作為親本與Ⅱ-32雜交獲得的Ⅱ優(yōu)2070,具有株高適中,莖稈粗壯,抗至中抗稻瘟病,米質(zhì)好及產(chǎn)量高等特點(diǎn)。

除糧食作物外,油料作物也在廣泛進(jìn)行品種選育。如花生豐花1號(hào)是山東農(nóng)業(yè)大學(xué)花生研究所育成的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病大花生新品種,它以蓬菜——窩猴作母本,海花1號(hào)作父本雜交,用系譜法選育而成。其母本是上世紀(jì)80年代山東省主栽品種,為普通型、株型直立、交替開花、品質(zhì)好、商品價(jià)值高,油酸/亞油比率為1.7以上,果仁均可出口。父本是80年代育成推廣的高產(chǎn)品種,為中間型、株型直立、連續(xù)開花、具有抗病、抗旱、耐瘠、耐澇等特性,具有較高的高產(chǎn)潛力,經(jīng)過2000年至今多年的測評,豐花1號(hào)不論是從產(chǎn)量還是品質(zhì)上都更勝一籌。2001~2003年,豐花1號(hào)比魯花11增產(chǎn)12.9%,2005年比魯花11增產(chǎn)16.8%,高產(chǎn)潛力可達(dá)10500 kg/hm2以上。該品種屬連續(xù)開花型,株型直立緊湊,果殼網(wǎng)紋明顯,果腰中淺,果嘴明顯,果大,百果重240 g,種子休眠期長,收獲期不發(fā)芽,仁大,百仁重102 g,果殼薄,出仁率72.6%,開花早,開花集中,花量大結(jié)果性能好,結(jié)果集中,雙仁果率90%以上,單株結(jié)果數(shù)20~36個(gè),莢果整齊,經(jīng)濟(jì)系數(shù)0.48,一般比?;?號(hào)早熟5~7天,比魯花11號(hào)早熟3~5天,生產(chǎn)性能好,產(chǎn)量潛力高,前期生長勢強(qiáng),中后期不旺長,地上生長與地下生長協(xié)調(diào),特別抗倒伏,耐肥水,耐密植。最大葉面積系數(shù)可達(dá)7以上,全生育期平均3.72,后期保葉性能好,大田常規(guī)密度栽培,單墩結(jié)果數(shù)量最高達(dá)到110個(gè),莢果充實(shí)性好,飽果率90以上,果數(shù)450~550個(gè)/kg,品質(zhì)優(yōu)良,果仁香脆,有甜味,口感好,油酸/亞油酸比率1.6,耐貯藏,符合大花生果、仁出口的國際要求。此外,它抗病性強(qiáng),適應(yīng)性廣、高抗葉斑病和銹病,后期葉片不早衰、落葉晚,保持青枝綠葉成熟,耐重茬性能好,抗旱、耐瘠、耐肥、耐澇,對缺鐵反應(yīng)不敏感,耐鹽堿,收獲期一般不爛果,根系和根瘤發(fā)達(dá),適宜高肥地、丘陵旱地、瘠薄地、微堿地栽培,適宜春播、夏直播,麥田套種、地膜覆蓋等多種種植方式,特別適合高產(chǎn)栽培。

2.親本選配的原則 親本選配如此重要也決定了它的過程是嚴(yán)格且復(fù)雜的。由于雜種的性狀不僅包括兩個(gè)親本性狀的簡單相加,還有基因互作、累加和連鎖遺傳等復(fù)雜的因素,所以在選配親本時(shí),不僅要看親本性狀的表現(xiàn),還要符合親本性狀的遺傳規(guī)律。親本必須有計(jì)劃地?fù)碛胸S富的基因資源,我們就應(yīng)不斷地引入新種質(zhì),并深入地進(jìn)行觀察研究,熟悉其主要性狀的遺傳規(guī)律,選出具有優(yōu)良性狀的材料作為親本,才易于將親本的優(yōu)點(diǎn)綜合于雜種后代。否則會(huì)導(dǎo)致組合過多,盲目性大,不易選出比親本更好的品種,要在以現(xiàn)有良種為中心親本基礎(chǔ)上,導(dǎo)入外緣基因,豐富其遺傳基礎(chǔ)。選配親本有以下五點(diǎn)原則:

(1)互補(bǔ)性原則 應(yīng)選優(yōu)點(diǎn)較多,主要性狀突出,缺點(diǎn)少又較易克服,而且親本間的優(yōu)缺點(diǎn),能夠互補(bǔ)的親本,這樣出現(xiàn)綜合性狀較好的后代類型才多。兩親本的優(yōu)點(diǎn)較多,后代的表現(xiàn)也就較好,出現(xiàn)優(yōu)良類型的機(jī)會(huì)也增大。親本之一的主要目標(biāo)性狀應(yīng)十分突出,而且遺傳力要強(qiáng),以克服另一親本這個(gè)性狀上的特點(diǎn),使其具有該優(yōu)良性狀的個(gè)體,在雜種后代中占用較大的比重。西南農(nóng)業(yè)大學(xué)育成的小麥矮稈良種丘矮1號(hào),雖然選用具有分蘗力弱,不耐肥,高稈性狀的永紅稈麥作為父本,而母本選用了矮稈、中熟抗倒、分蘗力強(qiáng)、耐肥、籽粒癟小的中原19,但雜交育成的子代能取長補(bǔ)短,集中了許多優(yōu)良性狀。實(shí)踐證明,兩親可以有共同的優(yōu)點(diǎn),但不應(yīng)有共同的缺點(diǎn)。為了改進(jìn)和彌補(bǔ)某一親本突出的特點(diǎn),也可選用一些產(chǎn)量因素較差,但具有某些特殊優(yōu)良性狀的材料作親本,這時(shí)的雜種優(yōu)勢也許還會(huì)更顯著。此外,親本還不應(yīng)有難于克服的缺點(diǎn),其中應(yīng)以優(yōu)良性狀較多的作為母本,在親本性狀互補(bǔ)上應(yīng)具體分析,靈活應(yīng)用。

(2)適應(yīng)性原則 親本之一應(yīng)是當(dāng)?shù)氐耐茝V品種且綜合性狀要較好,針對它的缺點(diǎn)應(yīng)選用另一個(gè)具有相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)的外來親本。若外來的推廣良種基本上適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件,其他性狀又優(yōu)于當(dāng)?shù)仄贩N,則兩個(gè)親本都可選用外來的品種,但兩個(gè)親本不應(yīng)都選用當(dāng)?shù)氐耐茝V品種。必須選用外地具有特殊優(yōu)異性狀的品種,甚至應(yīng)用遠(yuǎn)緣的品種或類型進(jìn)行雜交。

(3)遺傳差異原則 兩親本生態(tài)類型差異應(yīng)大,親緣關(guān)系應(yīng)遠(yuǎn)。親本應(yīng)選用地理上相距較遠(yuǎn),生態(tài)類型不同或親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的品種。根據(jù)我國冬小麥推廣品種的系譜分析表明,雜交育成的推廣品種幾乎全部都是使用了一個(gè)國外品種或由國外品種衍生的品種作親本來育成的。在選擇親本時(shí),還必須進(jìn)行品種的系譜分析。

(4)相關(guān)性原則 應(yīng)注意親本性狀的相關(guān)性,目標(biāo)性狀的遺傳力要強(qiáng)。親本性狀之間具有一定的相關(guān)性,若兩個(gè)或兩個(gè)以上的優(yōu)良性狀表現(xiàn)相關(guān)時(shí),就可根據(jù)其中一個(gè)性狀來進(jìn)行選擇,同時(shí)兼顧另一些優(yōu)良性狀。而當(dāng)一個(gè)優(yōu)良性狀和一些突出的不良性狀相關(guān)時(shí),則應(yīng)盡量避免選用這樣的親本。否則,在優(yōu)良性狀傳遞的同時(shí),不良性狀也會(huì)遺傳給后代,而且不易排除,加強(qiáng)了選育過程,甚至導(dǎo)致雜交育種失敗。在選育中還應(yīng)考慮性狀的遺傳規(guī)律,應(yīng)選用克服對方缺點(diǎn)的性狀十分突出,遺傳力強(qiáng)的親本。同時(shí),也要避免選用帶有特殊的、難以克服的不良性狀,又有可以傳遞給雜交后代的材料作為親本。

(5)配合力原則 親本的一般配合力要高。一般配合力是指一個(gè)純系親本在系列雜交組合的平均產(chǎn)量或其他性狀的平均表現(xiàn),在雜交中可以遺傳給雜交后代。溫敏不育系株IS與普通早秈、秈粳中間型父本配組,一般配合力強(qiáng),平均對照優(yōu)勢分別為6.4%和7.7%,普通早秈配組,對照優(yōu)勢大于10%的高產(chǎn)組合占33%。另一實(shí)驗(yàn)證明,寧67 A所配組合與其母本76-27 A所配組合相比,播齊歷期與全生育期縮短,白葉枯病抗性加強(qiáng),差異均極顯著,結(jié)實(shí)率和千粒重均有所提高,差異達(dá)顯著標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)色佳,灌漿快,脫粒易,米質(zhì)好。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了一般配合力的品種在雜交以后往往能得到良好的效果,還能分離出好的類型,但并非優(yōu)良品種好親本就好,親本也并非都是優(yōu)良品種。在選配時(shí),應(yīng)加以注意,除了注意品種本身的優(yōu)缺點(diǎn)外,還應(yīng)通過雜交實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)來加強(qiáng)配合力的研究,了解親本配合力,選出一般配合力好的品種作為親本,增加雜交的成功率,配出高產(chǎn)的雜交種。

三、結(jié)束語

育種目標(biāo)是適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和栽培技術(shù)水平而制定的培育農(nóng)作物新品種的標(biāo)準(zhǔn),開展任何育種工作,首先都要制定出育種目標(biāo),才能進(jìn)一步考慮育種途徑、辦法以及其他一些具體的技術(shù)措施。

親本的選配要按以上原則作為依據(jù),還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和親本條件靈活應(yīng)用??傮w要求親本應(yīng)該優(yōu)點(diǎn)多、缺點(diǎn)少,還應(yīng)選用自身產(chǎn)量高、兩親花期相近的作為親本,花期相近以偏早的為母本,來保證花期相遇。育種中對親本的要求是多方面的,我們應(yīng)把作物、親本多方面的因素聯(lián)系起來,仔細(xì)觀察,廣泛進(jìn)行調(diào)查研究,認(rèn)真分析再選出親本。選擇適當(dāng)?shù)挠H本對提高繁殖親本和雜交制種的產(chǎn)量,增強(qiáng)雜種優(yōu)勢,提高育種效果,增強(qiáng)選育雜種的預(yù)見性都有決定性作用。育種工作中還要考慮新品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性、做到適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng),既要考慮當(dāng)前生產(chǎn)條件,也要預(yù)見到將來的發(fā)展,不斷培育出適合我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展要求的新的優(yōu)良品種。

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