作物雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)的配合力和遺傳距離

不同品種的優(yōu)勢(shì)繁殖對(duì)各種育種育種起著重要作用。預(yù)測(cè)不同品種的優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)可以縮短種子期，提高選擇效率，加快育種過程。自20世紀(jì)初,很多科研人員提出了許多雜種優(yōu)勢(shì)的方法。1遺傳差異與地理起源的關(guān)系現(xiàn)已證明,雙親遺傳組成的適當(dāng)差異是強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合的重要條件。一般來自不同地理起源的親本比來自同一起源的親本具有較大的遺傳差異,因此利用地理差異預(yù)測(cè)雜種和種質(zhì)資源高代材料的廣泛交換,親本遺傳差異與地理起源的關(guān)系變得不太明顯。因此,不能把地理差異作為雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)的唯一指標(biāo),但應(yīng)適當(dāng)考慮地理分布(Ahamed等,1980)。2采用集體遺傳方法預(yù)測(cè)各種優(yōu)勢(shì)2.1利用配合力進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)的傳統(tǒng)模型配合力包括一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)。Grffing(1956)將一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)的計(jì)算方法作了規(guī)范后提出了利用配合力預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的線形模型,首次將配合力應(yīng)用雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)?，F(xiàn)在配合力已成為預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的方法之一,在親本選擇選配之前都要進(jìn)行配合力測(cè)定。2.2品種或群體的遺傳距離遺傳距離(geneticdistance)的含義指親本(品種或群體)看作多維空間的點(diǎn),其維數(shù)與所研究的性狀數(shù)目相對(duì)應(yīng)。用品種或群體在多維空間的距離來度量親本的遺傳差異(geneticdiversity)。遺傳距離之所以能應(yīng)用于作物雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè),是因?yàn)槎鄶?shù)研究結(jié)果表明雜交親本的遺傳距離與雜交優(yōu)勢(shì)顯著相關(guān)。這種相關(guān)概括起來有直線相關(guān)和曲線相關(guān)兩種模型。遺傳距離的算法有多種,目前常見的有兩種:一種是劉來福(1979)介紹的模型;另一種是馬氏距離(Rao,1952)。3產(chǎn)量積累曲線交叉試驗(yàn)結(jié)果“交叉線預(yù)測(cè)法”首先由王海庭(1977)在番茄雜種優(yōu)勢(shì)的研究中發(fā)現(xiàn),他們將待選的親本田間隨機(jī)分組種植,然后繪制其產(chǎn)量積累曲線,結(jié)果表明,兩個(gè)品種產(chǎn)量的累積曲線交叉時(shí),其組合大多表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)越強(qiáng)。實(shí)踐證明:在測(cè)定的400個(gè)組合中,75%的組合符合這一規(guī)律。進(jìn)一步的研究分析表明:產(chǎn)量積累曲線交叉的材料,其產(chǎn)量的構(gòu)成性在不同生育期內(nèi)差異甚大,雜交充分利用了親本間的這種互補(bǔ)作用。何曉明、王鳴(1988)進(jìn)行試驗(yàn),初步證實(shí)了這一方法在預(yù)測(cè)甜(辣)椒總產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)的可行性。4利用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行遺傳模擬近幾年來,計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展使其成為作物育種研究不可缺少的工具。一些遺傳育種軟件得到普遍的使用(孫其信,張愛民。1998)。有些育種家也在探索計(jì)算機(jī)在雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)和親本選配上的一些問題,建立了最適親本組合選擇(SOPC-selectionofoptimalparentalcombination)的計(jì)算機(jī)程序。利用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的方法之一是進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,計(jì)算機(jī)模擬又稱計(jì)算機(jī)仿真。它一般是在無法進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn),或條件不夠難以進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn)時(shí)采取的途徑。利用雜種優(yōu)勢(shì),從搜集種質(zhì)資源,配置組合到選得理想的雜種,需花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力,因此,有必要采用計(jì)算機(jī)模擬加以解決。隨著研究的深入,利用計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)是可行的。5采用生理化方法預(yù)測(cè)各種優(yōu)勢(shì)5.1不同的6%親水劑浸提液對(duì)酵母生長(zhǎng)的影響Matzko和Manzyuk(1962)分別用親本、親本混合和雜種葉片浸提液培養(yǎng)酵母,結(jié)果76%親本混合浸提液促進(jìn)酵母生長(zhǎng)的效果與雜種浸提液相仿,而優(yōu)于單一親本,據(jù)此提出根據(jù)雜交親本浸提液培養(yǎng)酵母的效果預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的設(shè)想,李繼更等(1964)用此法預(yù)測(cè)玉米的雜種優(yōu)勢(shì),符合率達(dá)82.9%。官純?cè)?1980)采用此法預(yù)測(cè)甘藍(lán)型油菜雜種優(yōu)勢(shì),取得了準(zhǔn)確率為66.7%的研究結(jié)果。5.2采用細(xì)胞勻漿互補(bǔ)法進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)現(xiàn)已有大量試驗(yàn)證明,雜種優(yōu)勢(shì)與“線粒體互補(bǔ)”、“葉綠體互補(bǔ)”和“勻漿互補(bǔ)”之間存在著密切的相關(guān)性,因此,可以利用以上3種方法來進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)的早期預(yù)測(cè)。楊福愉等(1978)首次報(bào)道了用細(xì)胞勻漿互補(bǔ)法測(cè)試雜種優(yōu)勢(shì)的研究情況;朱鵬等(1978)比較了葉綠體互補(bǔ)和細(xì)胞勻漿互補(bǔ)兩種預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的效果,認(rèn)定后者穩(wěn)定可靠,簡(jiǎn)便易行。5.3種酶譜型目前,利用同工酶及酶活性預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的報(bào)道很多。大多選取了酯酶和過氧化物酶,從雙親和雜種酶帶之間差異?？煞譃?種類型:1)無差異酶譜型:雜種酶譜與親本酶譜基本相同;2)單一親本酶譜型:雜種的酶譜與父本或母本酶譜相同;3)雜種酶譜型:雜種的酶譜出現(xiàn)親本所沒有的雜種譜帶;4)互補(bǔ)酶譜型:雜種酶譜與親本酶譜表現(xiàn)完全互補(bǔ)。許多單位在不同作物上的研究結(jié)果表明:具有雜種酶帶、互補(bǔ)酶譜型的組合通常屬高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);具無差異型酶譜的組合,一般為無優(yōu)勢(shì)或弱優(yōu)勢(shì)組合;具單一親本酶譜的組合,不同作物優(yōu)勢(shì)不同,如果雜種酶帶比父母本酶帶寬深,該雜種亦具有優(yōu)勢(shì)。雜種酶的產(chǎn)生豐富了雜種體內(nèi)的酶系統(tǒng),酶的質(zhì)變和量變及酶活性的改變提供了雜種的生理優(yōu)勢(shì),進(jìn)而產(chǎn)生了雜種優(yōu)勢(shì)。6分子遺傳方法6.1遺傳雜合度的預(yù)測(cè)基因組研究的最新進(jìn)展引起了研究工作者對(duì)利用分子標(biāo)記來預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的極大興趣。預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)的一個(gè)最基本的假說就是雜種表現(xiàn)與遺傳雜合度的強(qiáng)線性關(guān)系。利用DNA分子標(biāo)識(shí)差異預(yù)測(cè)作物雜種優(yōu)勢(shì)的研究也取得了可喜的進(jìn)展。6.2雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)程寧輝等應(yīng)用mRNA差異顯示法分析水稻雜種一代和親本幼苗基因表達(dá)差異。結(jié)果表明,親本和雜種一代基因表達(dá)差異明顯。為在分子水平上深入研究和揭開雜種優(yōu)勢(shì)形成的機(jī)制與其預(yù)測(cè)原理提供了有價(jià)值的途徑