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为什么杂交水稻的优势如此明显,在于一种叫做杂种优势的自然现象。在试验中,两个遗传不同的亲本杂交在一起产生第一代杂种,第一代杂种在生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质方面均优于双亲。
(图1:袁隆平院士与大米,图远网)
这种杂种优势的生物学原理在于,在生物的长期进化中,有利的基因是显性的,而不利的基因是隐性的。通过杂交,可以收集亲本的有利基因,产生所谓的杂种优势。而且两个亲本的遗传关系越远,携带的异质基因越多,亲本的纯度越高,杂种优势越明显。
了解了这些原理,杂交水稻的起源就清楚了。即利用野生稻进行杂交,从而获得产量更高、生长特性更好的水稻。
而水稻属于雌雄同体植物,花很小,雄蕊更小,人工去除不利的雄蕊非常困难。在此背景下,袁隆平院士发现了可利用的天然雄性不育水稻,完成了三系杂交育种研究。
这个三系杂交稻中的三个系分别指不育系、保持系和恢复系。其中,保持系可以提供花粉供不育系繁殖,保持系和恢复系可以自我繁殖。恢复系还可以为不育系提供花粉,产生杂交后代,可以大田种植,性状优势明显。
除了三系杂交稻,还有两系杂交稻,只有不育系和恢复系,不需要保持系,这样可以保证亲本的纯度,杂种优势更明显。
通过杂交育种方法,可以生产出接近预期产量和相应性状优势的水稻品种,如著名的海水水稻和盐碱水稻,都是通过杂交育种方法生产的。
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