水稻常见育种及三系育种的技巧

水稻常见育种及三系育种的技巧

水稻是我国主要的粮食作物之一，育种是提高水稻产量和品质的重要手段。其中三系育种技术是目前最先进的育种技术之一。本文将围绕水稻常见育种及三系育种的技巧进行探讨。

一、水稻常见育种技巧

1.选择优良品种作为亲本

育种的首要任务是选择优良品种作为亲本。选择优良品种作为亲本，可以遗传这些品种的有利特性，从而培育出更加适应当地生态环境的新品种。

2.选择适宜的育种方法

育种方法通常包括自交和杂交两种。自交法适用于自交纯系的育种，杂交法适用于杂交优势的育种。

3.进行选种和后代选择

选种和后代选择是育种的核心环节。通过对后代进行筛选和鉴定，可以选出具有优良性状的个体，从而培育出更加优良的新品种。

二、三系育种技术

1.三系育种技术的原理

三系育种技术是利用三组细胞核互相配合，通过特定的杂交配对，产生***杂交种，然后通过特定的育种方法，培育出具有优良特性的育种新品种。

2.三系育种技术的优点

三系育种技术具有育种效率高、育种周期短、育种成本低、育种新品种质量高等优点。

3.三系育种技术的应用

三系育种技术已经成功应用于水稻、玉米等作物的育种中，取得了显著的育种效果。

用户关心的问题：

问题一：水稻育种中常用的农药有哪些？

回答：

农药是指用于防治农作物病虫害和杂草的化学物质。水稻育种中常用的农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。

问题二：三系育种技术与其他育种技术有何区别？

回答：

三系育种技术是利用三组细胞核互相配合，通过特定的杂交配对，产生***杂交种，然后通过特定的育种方法，培育出具有优良特性的育种新品种。与其他育种技术相比，三系育种技术具有育种效率高、育种周期短、育种成本低、育种新品种质量高等优点。

问题三：如何提高水稻的产量？

回答：

提高水稻的产量可以从以下几个方面入手：

1.选择优良品种作为亲本；

2.合理施肥，保证水稻生长发育所需的养分；

3.合理灌溉，保证水稻生长发育所需的水分；

4.合理密度，保证水稻生长发育所需的空间；

5.控制病虫害，保证水稻生长发育的健康。

百科知识：

农药：

农药是指用于防治农作物病虫害和杂草的化学物质。农药按照作用方式可以分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。

参考来源：

1.《现代农业科学技术》；

2.《农业技术》。

释义拓展：中国农业大学农学院

中国农业大学农学院（CollegeofAgronomyandBiotechnology,ChinaAgriculturalUniversity），始建于1905年，位于北京市，是中国农业大学二级学院。党委书记张远帆，院长倪中福。院训是“教民稼穑、明德笃行”。

截至2024年6月11日，农学院下设作物生态与农作学系、作物生理与栽培学系、作物遗传育种系、种子科学与生物技术学系4个系，有农学、种子科学与工程、生物育种科学（强基计划）3个本科专业，6个硕士学位授权点，6个博士学位授权点。

中国农业大学农学院前身为京师大学堂农科大学农学门。1949年由北京大学农学院、清华大学农学院、华北大学农学院相关院系合并组建为北京农业大学农艺学系。2024年，农学与生物技术学院调整为农学院、园艺学院、植物保护学院。

问答拓展：三系法杂交水稻，附原理和种植技术

三系杂交是指配制一个优良杂交种所需要的特定的三个系，包括***系、保持系和恢复系。其中雄性***系雄***发育不正常，花粉***，但是雌***发育正常，可以接受正常花粉，受精结实。雄性***保持系的细胞质基因正常可育，具有可育花粉，能够自交结实繁殖，并且给***系品种授粉后产生的杂交品种，同样为***。雄性***恢复系具有能够恢复细胞质雄性***的核基因，与***系杂交后产生的杂交品种，正常可育。

一、三系法杂交水稻

三系杂交是指配制一个优良杂交种所需要的特定的三个系，包括***系、保持系和恢复系。具体如下：

1、雄性***系

（1）雄***发育不正常，花粉***，但是雌***发育正常，可以接受正常花粉，受精结实。

（2）雄性***现象由细胞质基因控制，并且目前只有少数水稻存在可以修复这种***性的核基因。

2、雄性***保持系

（1）细胞质基因正常可育，具有可育花粉，能够自交结实繁殖。

（2）保持系的核基因型与***系的核基因型相同，不能够修复由细胞质基因所控制的***性，因此在给***系品种授粉后产生的杂交品种，同样为***，主要用于繁殖***系。

3、雄性***恢复系

具有能够恢复细胞质雄性***的核基因，与***系杂交后产生的杂交品种，正常可育，并且具有***优势。

二、三系法杂交水稻的原理和种植技术

1、原理

（1）保持系授粉给***系，用于繁殖***系，后续***系与恢复系进行杂交，得到正常可育的水稻品种。此时如果该杂交品种有优势，即可用于生产。

（2）保持系依靠自交进行繁殖，***系依靠保持系授粉来进行繁殖，恢复系依靠自交进行繁殖。

2、种植技术

（1）整地

精细整地，保证畦面平整（高低差不超过3cm），没有杂草，排灌通畅。畦宽4-6m，畦沟宽0.6m，深0.1m。

（2）种子处理

①播种之前，将混在种子中的瘪粒筛选出来。

②使用1%石灰水浸种3-4天左右，期间换水2-3天。浸种结束后，将种子捞出洗净，催芽播种（催芽温度为30-35℃）。

（3）播种

①当气温稳定在10-12℃以上的时候，进行露天播种。如果温度低于10-12℃，应型兆改当采取保温措施后，再进行播种。

②如果是旱床，每平方米播种150-200g。如果是湿润秧田，每平方米播种10-20g。

（4）施肥管理

①结合整地，将有机肥施入稻田之中，同时将30%的氮肥，50%的钾肥以及全部卜判的磷肥一起施入稻田中，作为基肥。

②分次追肥，遵循“少吃多餐，追肥要勤，每次用量要少”的原则。

③返青分蘖肥：插秧后的5-7天左右，将25%的氮肥施入田中，然后保水5天。

④补肥：在有效分猜橘蘖末期的时候（6月25日左右），将25%的氮肥以及50%的钾肥施入田中。

⑤穗粒肥：在7月20日左右，将20%的氮肥施入田中，但是具体需要根据水稻的长势以及土壤是否脱肥来决定。

（5）灌水管理

①秧苗移栽至缓苗期间，保持4-5cm深水层。

②分蘖前期，保持3cm浅水层。

③分蘖中后期，干湿交替灌溉，等到总茎数达到预定指标的时候，排水晒田。

④拔节孕穗前期，保持湿润即可，后期适当建立浅水层，尤其是抽穗前5-15天内保持浅水层，其余时间以间歇灌溉为主。

⑤抽穗开花期间，间歇灌水。

问答拓展：杂交水稻如何繁殖后代

三系法杂交水稻育种
（1）三系法杂交稻的由来：两个遗传组成不同的亲本杂交产生的***F1代优于双亲的现象称为***优势.具体地讲,***F1代在生长势、生活力、繁殖率、抗逆性、适应性、产量和品质诸方面比双亲优越.***优势可分为超亲优势、平均优势和竞争优势.人们常说的***优势利用通常是指利用作物的竞争优势.
水稻是典型的自花授粉作物,雌雄同花.水稻***优势利用,只有依靠雄性***的特性,通过异花授粉的方式来生产大量的杂交种子的方法有多种,其中之一便是使用雄性***系（A）、保持系（B）和雄性***恢复系（R）来配制***一代.由于这种利用水稻***优势的方法需要***系、保持系和恢复系配套,故称为三系法***优势利用.用此法培育的杂交水稻简称为三系法杂交稻.水稻三系之间关系密切,其中***系除了雄***发育不正常、花粉败育不能自交结实、抽穗吐颈不完全之外,其余性状与保持系基本无异.保持系与***系杂交,获得的***系种子供来年制种和繁殖用；***系与恢复系杂交,获得的杂交水稻种子供下季大田生产用；保持系与恢复系的自交种子则可继续作为保持系和恢复系用.
（2）三系法杂交稻育种的历史：1958年,***东北大学胜尾清发现中国的红芒野生稻能导致藤板5号产生雄性***.1966年***琉球大学新城长友以钦苏拉包罗Ⅱ为母本与台中65杂交,育成BT型***胞质台中65A,并将该杂交组合后代的部分可育株经自交稳定选出了BT型***系的同质恢复系,于桥洞团1968年实现粳型杂交稻三系配套.我国杂交水稻的研究始于1964年,当时在湖南安江农校任教的袁隆平从洞庭早籼、胜利籼和矮脚南特等籼稻品种中找到6株雄性***株,并根据花粉败育情况分为无花粉型、败育型和退化型3种.随后进行的遗传和数以千计的测交试验表明：这些材料属于单基因控制的隐性核***,找不到能完全保持其***特性的品种,利用价值不大.1970年11月,李必湖等在海南省三亚市南红农场的水沟边发现了1株花粉败育的野生稻（简称野败）,为雄性***系的选育打开了突破口.次年春季的试验就表明广场矮3784、6044、二九南等品种（系）对野败***株具有很好的保持能力.经过随后2年全国各育种单位的通力合作,到1972年冬在海南冬繁时就获得了农艺性状一致、***株率和***度均达到100%的***系群体,如珍汕97A和B、二九南1号A和B等.至此,我国第一批野败细胞质***系宣告育成.水稻雄性***系育成以后,1973年原广西农学院等单位陆续筛选出IR24、IR26、泰引1号、古154等一批强优恢复系,并选配出汕优2号、南优2号等系列强优势杂交稻组合.从此,以我国籼型三系杂交水稻实现配套为标志,宣告杂交水稻选育成功.
（3）雄性***系与保持系的选育：选育水稻雄性***系首先要获得能稳定遗传的雄性***株,其次是有能把雄性***株的***特性传递下去的保持材料,然后通过测交和连续成对回交,完成全部核置换之后就可育成三系雄性***系及其相应的同型保持系.
①雄性***株的获得：获得原始的雄性***株,可从大田自然群体中寻找或通过远缘杂交产生.前者如袁隆平早期从胜利籼、洞庭早籼、矮脚南特等籼稻品种中发现的C系统***材料；后者如李必湖等发现并被试验证实由野生稻与栽培稻天然杂交产生的野败雄性***株；四川农业大学通过地理生态远缘杂交获颤姿得的用于培育冈46A等***系的***株,湖南杂交水稻研究中心用于培育印水型系列***系的***株及四川农科院水稻高梁研究所通过籼粳交获得的用于培育K系列***系的***株.这些***株均为核质互作敏橘型***,比较容易找到保持系,是选育三系雄性***系***单株的主要来源.
②保持材料（B）的选育：保持系的选育可采取测交筛选和人工制保法进行.
测交筛选法：获得雄性***株后,选用掌握的国内外育成的大量优良品种（系）与之杂交,从中挑选具有良好保持能力的材料用作保持系.杂交稻育种初期就是采用这种方法,从常规品种中获得了不少对野败***株具有很好保持力的品种,如珍汕97、V20、二九南l号等.这些品种对我国快速育成具有实际利用价值的籼型三系雄性***系发挥了重要的作用,其中部分品种培育的***系至今仍被广泛应用于生产.人工制保法：随着常规育种亲本使用范围的拓宽,育成的常规品种或多或少地都带有若干个恢复基因或微效恢复基因,直接利用这些品种作保持系的难度越来越大,甚至不可能.另一方面,杂交稻育种水平的提高对***系也提出了更加严格的要求,需要***系具备的优良性状也越来越多.在此情况下,仅仅通过对育成的现有常规品种的测交筛选已难以完全达到新***系选育的预期目标,而必须依靠人工杂交选育的方法对***系进行改良,把符合育种目标的性状与***系必备的性状聚集在一起,才有可能培育出高质量的***系.
人工杂交选育可采用一次杂交或复式杂交的方法.
一次杂交主要有如下两种：
保持系×保持系.选择2个各具有特点的保持材料杂交,然后从后代中选择符合育种目标的单株进行测交和回交转育即可.该种配组方式比较简单,育种速度也较快,对改良某个***系的个别或少数几个性状较为有效.
保持系×恢复系或恢复系×保持系.少数情况下,具有某种优良性状的亲本或恢复系带有微效恢复基因,虽不能直接用其作回交转育亲本,但却可以用它作杂交亲本与保持系配组,从中选择具有该优良性状的单株进行测交筛选.这种配组方式选育过程比较长,难度也较大,但有可能育成一个综合性状较好的新***系.
一般做法是杂交配组后的F2或F3代就开始择株进行测交,依据测交后代的育性再从中选择优良单株进行回交转育,直至后代入选株系群体隆状整齐一致和***特性完全稳定下来为止.需要注意的是用来测交的单株应该尽可能多一些,种植的测交或回交群体也应尽可能大些,测交世代应尽可能早些.式杂交法即把多个品种（系）的有利基因综合到一个新的保持品种中去.此法对育成优质、高异交率与抗病的***系非常有利.
③雄性***系的转育：雄性***系转育的基本原理就是细胞核置换,也就是染色体代换过程,常用做法是测交筛选与连续成对回交,***系的完全核置换与同型保持系的稳定同步完成.步骤如下：
测交筛选：选用性状符合育种目标的常规品种（系）或人工制保材料为父本,与胞质互作型雄性***株或***系杂交,根据测交F1花粉败育情况决定回交与否.
成对回交：在测交F1出现的***株中,选择***度高、花粉典败和圆败为主的单株作母本,再与父本连续回交数代,即可转育成新的***系.轮回亲本就是其相应的保持系.回交选育***系的群体大小依据使用的轮回亲本不同而有所区别.大多数情况下回交一代一般要求50～lOO株；回交二代建立5～10个株系,每个株系种植20～30株；在回交三代群体中选择综合性状最好的株系扩大回交四代群体至上1000株左右,并对各性状的整齐度和育性进行鉴定.如各项指标均符合***系要求,即可投入生产试验.
（4）恢复系的选育：
①恢复基因的组成及其来源：虽然不同研究者的试验结果有差异,但大多数人的研究表明：绝大多数类型的籼型胞质互作型雄性***系的恢保关系是相同的,也即雄性***系的***性和可恢复性由2对育性基因控制,恢复系的基因型为R1RlR2R2,***系与保持系的基因型为rlrlr2r2,***F1基因型为RlrlR2r2.
根据恢复品种的分布和亲缘关系得知,对籼型三系雄性***系具有恢复力的品种大多数是进化程度较低的籼稻或者籼粳交后代,主要来源于低纬度的东南亚国家和我国华南的广大地区,韩国的部分籼粳交品种具有恢复能力则归功于使用了低纬度地区的籼稻作杂交亲本.长江流域的早籼品种则几乎没有强恢复力的品种,我国的常规粳稻及***、朝鲜的粳稻品种均无育性恢复能力.
②恢复系的选育方法：恢复系选育分为测交筛选和杂交选育法.测交筛选法曾为配制强优势组合,发展我国的杂交水稻事业作出了巨大的贡献.但随着生产的发展,仅靠对现有的品种进行简单的测交筛选已难以满足杂交稻育种新的要求,还必须依靠杂交配组,通过基因重组把多个优良性状聚合在一起,以筛选出新的恢复系.杂交选育法也就是育种者通常所说的人工制恢.
第一,测交筛选法：如果说恢复系的选育是与***系的选育同时进行的,则应归功于当初使用了大量国内外品种资源对野败***株进行的广泛测交.通过测交除了获得了对野败***株具有保持能力的品种外,还发现了不少能够使野败***株的育性得以恢复的品种,为三系迅速配套提供了又一物质基础.这种用现有种质对***系进行测交,从中筛选具有恢复能力的品种（系）的方法就叫做测交筛选法.测交筛选法简单快速,用测交筛选法陆续育成的古154、IR24、IR26、泰引1号、密阳46等强优恢复系,对我国不同时期杂交水稻的发展产生了重要的作用.其步骤如下：①初测.用获得的优良品种（系）对***系授粉,依***F1的结实率、经济性状、抗性等进行初评,每组合种20株左右.②复测.经初测鉴定有恢复力且其他性状无明显分离的品种再做一次杂交,验证初测的结果.种植群体一般为50～100株.③鉴定.根据复测的结果进行严格的淘汰,入选少量株系重新配制一定数量的杂交种,供大田生产鉴定或新品种联合比较试验.
第二,杂交选育法：杂交选育可采用一次杂交或多次杂交的方式,因育种目标不同可选用不同的组配方式.
一次杂交法：通过一次杂交把恢复因子导入新的品种（系）,再在后代的分离群体中采用系谱法进行选育.常用的杂交方式是恢复系×恢复系,但也有的使用保持系×恢复系和***系×恢复系.
恢复系×恢复系.选用2个均具有恢复因子且性状间能互补的品种杂交,在***后代中选育符合育种目标的新恢复系,由于2个亲本均具有恢复基因,***各世代出现恢复株的几率很高,低世代一般可不进行测恢,而等入选单株性状较为稳定时才开始测恢.此种配组方式比较简单快速,但应注意扩大杂交亲本的遗传差距.如福建省三明市农科所选育的明恢63（1R30／圭630）、中国水稻研究所育成的中恢465（选10—9／轮回422）就是采用此法育成的.
保持系×恢复系或恢复系×保持系.当某个品种具有诸如抗逆、广亲和等优良性状但不带恢复基因而不能直接利用时,就可选用1个恢复系与其杂交.由于***各世代单株的基因型有可恢与不可恢之分,但又难以用肉眼从表型来判断,只能通过选株大量测交的方式从中筛选出基因型可恢的单株.采用这种配组方式测交的世代宜早不宜迟,单株也应尽可能多一些.如中国水稻研究所从台雄2号／IR28后代中选出的台8—5恢复系,与珍汕97A配组而成的汕优85一度成为浙江省的主栽组合.
***系×恢复系.雄性***系与恢复系杂交后,从***F2***始选择结实率较高的单株进行连续加代,就能选出性状稳定一致的新恢复系.由于是同质恢复系,方法虽简单,但如选择不当,所配组合的***优势往往难如人意.
多次杂交法：采用这种配组方法可把多个品种的有利基因综合到1个新品系中去,从而达到选育新恢复系的目的.如湖南省农科院选育的早熟恢复系二六窄早（IR26／窄叶青8号／／早恢l号）、辽宁省农科院水稻所选育的粳型恢复系C57（IR8／科情3号／／京引35）等即是用此法育成的.
（5）强优组合选配的原则：选育优良杂交组合的关键是选配亲本,亲本的好坏是能否育成强优势杂交稻的基础.实践证明,选配强优势组合应充分考虑如下几个方面：
①选择双亲遗传基础差异大的亲本配组：遗传差异是产生***优势的基础.在一定的范围内,双亲的遗传差异越大,优势也越强.这种差异可以是血缘上的差异,也可以是地理或生态类型上的差异.如汕优63、威优64等就是利用了生态类型和地理来源不同的双亲配组,而汕优10号、协优46则除了双亲的生态类型和地理来源不同的差异外,还存在着籼粳稻血缘上的差异.
②选择性状能明显互补的双亲配组：用优良性状能互补的双亲配组,较容易选配出综合性状优于双亲的杂交稻新组合.如著名的杂交中稻汕优63,虽然父母本（珍汕97A、明恢63）在生育期、株型、抗性和穗粒结构等方面有较大差异,但因能互补,故表现出很强的***优势.
③选择农艺眭状优良的亲本配组：杂交稻的产量由双亲的平均值加上互作产生的***优势构成.只有两个亲本都具备了较为优良的农艺性状,才有可能选配出农艺性状较好的优势组合,从而达到提高产量的目的.
④选择配合力好的亲本配组：配合力是指1个亲本与其他若干品种（系）杂交,遗传给子一代的性状的平均表现.它由亲本基因型所决定,与***优势的强弱有直接关系.只有配合力好的亲本才有可能选配出强优势杂交稻新组合,这也是为什么珍汕97A、V20A能够长期为育种者乐意使用的主要原因.
（6）三系杂交稻目前存在的主要问题：
①杂交早稻组合还不够配套：为满足农村种植业结构的调整和全年粮食平衡增产的需要,要求早稻的米质要好,生育期要适中.而现实的状况是当前的杂交早稻主栽组合的生育期仍然偏长,米质较差,不能满足生产的需求,致使杂交早稻的种植面积还较为有限.
②稻米品质欠佳：随着人民生活水平的提高和我国加入世界贸易组织的需要,大部分杂交稻组合的米质达不到优质米的水平,价格竞争力不强.
③产量水平徘徊不前,接班组合不多：自汕优63、汕优10号、V优64等组合育成之后,杂交稻的产量已在一个较高的水平上长期徘徊不前,综合性状更加优良、产量能明显上一个新台阶的新组合很少.如何在优质的基础上寻求产量的进一步突破是育种者面临的一个重大挑战.
(7)三系杂交稻育种今后的热点：
①三系法亚种间超级杂交稻新组合的选育：今后应通过选育新的***系与恢复系配组,构建新的超高产株叶形态与亚种间***强大的有利优势相结合,也即株形改良与优势利用相结合,来培育产量能有明显突破的超级杂交水稻.
②优质杂交稻育种：加入世界贸易组织（WTO）之后,为提高我国杂交稻米的竞争力,势必要求米质有较大的提高,否则就不利于农业种植业结构的调整,也不利于杂交稻的进一步发展.优质杂交稻育种的关键是选育配合力好的优质米***系与米质好的强优恢复系,以期通过双亲米质的改良来达到选育优质杂交稻新组合的目的.重点和难点是优质米***系的选育.

问答拓展：杂交水稻三系法，附培育原理

回答
1、雄性***系:是一种雄性退化但雌蕊正常的母水稻，花粉没有活力，无法自花授粉和结实，只有依靠外来花粉才能受精结实，因此借助这种母水稻作为遗传工具，并人工辅助授粉便可大量生产杂交种子。2、保持系:将其花粉穗租授给***系后产生的后代仍为***系。3、恢复系:将其花粉授给***系后，产生的雄性杂交种可自交结实。
一、杂交水稻三系法
1、雄性***系
雄性***系是一种雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻，由于花粉没有活力，无法自花授粉和结实，只能依靠外来的花粉才可以受精结实，所以借助这种母水稻(雄性***系)作为遗传工具，并进行人工辅助授粉即可生产出大量的杂交种子。
2、保持系
保持系是正常的水稻品种，但它具有一种特殊的能力，即用它的花粉授给***虚帆系之后所产生的后代依然为雄性***系，所以借助保持系就能让***系持续繁殖，若失去保持系，***系便会绝种。
3、恢复系
恢复系也是正常的水稻品种，但它也有一种特殊的能力，即将其花粉授给***系后，所产生的杂交种雄性能恢复正常，可进行自交结实。若该杂交种具有优势，还可以用来生产。
二、差族雹杂交水稻三系法的培育原理
1、水稻三系育种是利用核质互作雄性***性。核基因R为可育，r为***;细胞质基因N为可育，S为***;当核基因和胞质基因同为隐性时，才会导致雄性***。因此***系(A)基因型为S(rr);恢复系(R)的基因型为N(RR)或S(RR);保持系(B)是***系的同核异质体，基因型为N(rr)。
2、制种时，保持系和恢复系可进行自交繁殖，***系通过保持系的授粉来繁殖，而恢复系给***系授粉后可得到F1代水稻，即为杂交水稻。
3、要利用水稻的***优势，就一定要做到三系配套，***系为大量生产杂交种子提供了可能性，借助保持系来繁殖***系，让恢复系为***系授粉来生产雄性恢复系且具有优势的杂交种。