雜交

雜交

雜交(hybridization;cross;crossing)定義:兩條單鏈DNA或RNA的鹼基配對。遺傳學中經典的也是常用的實驗方法。通過不同的基因型的個體之間的交配而取得某些雙親基因重新組合的個體的方法。一般情況下,把通過生殖細胞相互融合而達到這一目的過程稱為雜交;而把由體細胞相互融合達到這一結果的過程稱為體細胞雜交

基本介绍

  • 中文名:雜交
  • 外文名:hybrid
  • 拼音:zá jiāo   
  • 定義:一品系與另一品系之間的交合
詳細解釋,雜交原理,實際用途,雜交之謎,相關術語,雄性不育系,保持系,恢復系,三系雜交水稻,兩系雜交稻,超級雜交稻,

詳細解釋

1. 交遊混雜。 宋 陸游 《讀蘇叔黨汝州北山雜詩次其韻》之九:“閉門勿雜交,一經萬事足。”
2. 男女雜亂性交。人類最原始的婚姻形式。 郭沫若 《古代社會研究》第三篇第二章第一節:“五帝和三王祖先的誕生都是感天而生,知有母而不知有父,那便是自然發生的現象。那暗射出一個雜交時代或者群婚時代的影子。”參見“ 雜婚 ”。
3. 生物學指不同種、屬或品種的動、植物進行交配。
雜交產生的後代稱為雜種。不同種屬之間,或是地理上遠緣的種內亞種之間個體的交配稱為遠緣雜交,所得個體稱為遠緣雜種。相反地,親緣關係極近的個體間雜交稱為近親交配,或稱近交,包括兄妹雜交、半兄妹雜交等等(見近親結婚)。近交可以用來建立純系。同一個體或同一無性繁殖系的個體間交配稱為自交。除自交之外的一切交配,不論親體雙方的基因型有無差異都屬於異交

雜交原理

雜交是通過不同稻種相互雜交產生的,而水稻是自花授粉作物,對配製雜交種子不利。要進行兩個不同稻種雜交,先要把一個品種的雄蕊進行人工去雄或殺死,然後將另一品種的雄蕊花粉授給去雄的品種,這樣才不會出現去雄品種自花授粉的假雜交。可是,如果用人工方法在數以萬計的水稻花朵上進行去雄授粉的話,工作量極大,實際並不可能解決生產的大量用種。因此,研究培育出一種水稻做母本,這種母本有特殊的個性,它的雄蕊瘦小退化,花葯乾癟畸形。靠自己的花粉不能受精結籽。
為了不使母本斷絕後代,要給它找兩個對象,這兩個對象的特點各不相同:第一個對象外表極像母本,但有健全的花粉和發達的柱頭,用它的花粉授給母本後,生產出來的是女兒。長得和母親一模一樣,也是雄蕊瘦小退化,花葯乾癟畸形、沒有生育能力的母本:另一個對象外表與母本截然不同,一般要比母本高大,也有健全的花粉和發達的柱頭,用它的花粉授給母本後,生產出來的是兒子,長得比父、母親都要健壯。這就是需要的雜交,一個母本和它的兩個對象,人們根據它們各自不同特點,分別起了三個名字:母本叫做不育系,兩個對象,一個叫做保持系,另一個叫做恢復系,簡稱為“三系”。有了“三系”配套,就知道在生產上是怎樣配製雜交的了:生產上要種
一塊繁殖田和一塊制種田,繁殖田種植不育系和保持系,當它們都開花的時候,保持系花粉藉助風力傳送給不育系,不育系得到正常花粉結實,產生的後代仍然是不育系,達到繁殖不育系目的。可以將繁殖來的不育系種子,保留一部分來年繼續繁殖,另一部分則同恢復系制種,當制種田的不育系和恢復系都開花的時後,恢復系的花粉傳送給不育系,不育系產生的後代,就是提供大田種植的雜交稻種。由於保持系和恢復系本身的雌雄蕊都正常,各自進行自花授粉,所以各自結出的種子仍然是保持系和恢復系的後代。
雜交水稻考察雜交水稻考察

實際用途

美國雜交水稻專利文獻主要來自德克薩斯州加州、中國大陸等地區。例如,RingAround產品公司、RiceTec公司、NorCal野生稻公司、KenFoster、BarryL.Tillman、EugenioS.Sarreal等提交了相關專利申請。中國國家種子公司也提交了幾篇申請。
中國國家知識產權局,除了南京兩優培九種業有限公司,全球還有其他單位、個人公開了200多篇雜交水稻發明技術專利文獻。其中,國外申請較少,主要來自美國、日本。例如,美國圍環物產公司的CN91102598.7號文獻涉及一種利用多年生雄性不育稻植株生產雜交稻的方法。日本某公司的CN88109218.5號文獻涉及一種培育雜交水稻種子的方法。它包括使雄性不育性母本水稻具有抗除草劑性,將母本水稻與父本水稻雜交以生成雜交水稻種子,以及通過使用母本對其有抗性的除草劑來處理親本,以便只將父本水稻殺死,從而選出雜交水稻種子。日本兩家公司聯合申請的CN01816569.號文獻涉及一種針對雜交水稻育種中的Rf-1基因恢復BT型細胞質雄性不育基因的檢測方法。它能利用Rf-1基因座附近存在的數個PCR標記座與Rf-1基因座連鎖的特性,檢測Rf-1基因。
中國當事人提交的雜交水稻專利申請最多。其中,個人申請約56篇,某些自然人擁有的專利技術有廣闊的套用前景,已經通過民營高科技企業獲得市場推廣。研究機構申請約135篇。科研機構申請人主要有廣東省農業科學研究院水稻研究所、湖南省植物保護研究中心、湖南省雜交水稻研究中心華南農業大學南京農業大學江蘇省農業科學院四川省農業科學院作物研究所等。企業申請較少,其中大北農等公司的專利實力最強。作為南京兩優培九種業有限公司的控股企業,大北農集團是中國最大的農業公司之一。在全國農業企業中,大北農集團的科研實力最強。從市場布局看,它是唯一可能與孟山都等國外農業企業集團抗衡的中國本土企業。中國農業的希望依靠大北農這樣的民營科技企業集團。
原位雜交( In Situ Hybridization,ISH)
原位雜交原位雜交
是用標記的核酸探針,使用非放射檢測系統或放射自顯影系統,在組織切片、細胞塗片及染色體製片上等對核酸進行定性、定位和相對定量研究的一種分子生物學方法,具有靈敏、特異、直觀等優點。已逐漸成為分子生物學和分子病理學的常見技術之一,廣泛套用於腫瘤生物學、血液病理學、遺傳、微生物學、細胞和分子生物學、神經內分泌學、免疫學等領域及治療評估和預後判斷等研究中。 菌落原位分子雜交:是指將轉化或感染後的菌落印影在濾膜上,用鹼裂解,中和後洗淨烘乾,再用目的基因的放射性DNA或mRNA作探針(Probe)進行雜交放射自顯影,凡出現黑點的菌落即應中選。

雜交之謎

科學家早已知道,諸如雜交玉米等雜交植物比它們的親本更為健壯,產量更高,種子更大。在多倍體植物中也具有類似的現象,超過70%的開花植物都是天然的多倍體。然而,科學家一直未能理解其中的分子機制。中美科學家研究發現,雜交植物比其親本生長更大更好的原因在於,它們負責光合作用和澱粉代謝的基因在白天更為活躍。這一發現在提高燃料作物和糧食作物產量方面將產生巨大影響。在最新的研究中,美國德州大學和中國農業大學的研究人員利用擬南芥研究發現,在雜交植物和多倍體植物中,與光合作用和澱粉代謝有關基因的表達得到了增加,在白天的時候,表達量是其親本的好幾倍。雜交植物和多倍體植物表現出更多的光合作用、葉綠素和澱粉積聚,所有這些導致植株更加高大。
在進一步的研究中,研究人員在雜交植物和多倍體植物中發現了生理時鐘調節子和生長勢之間的直接聯繫。生理時鐘控制著植物和動物的生長和代謝。研究人員發現,在白天的時候,雜交植物和多倍體植物中的一些調節子——轉錄抑制子被更多地抑制,導致光合作用和澱粉積聚增加。
研究人員表示,利用這一發現,可以開發基因組和生物技術工具,以發現和培育更好的雜交和多倍體植物。

相關術語

雄性不育系

是一種雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻,由於花粉無力生活,不能自花授粉結實,只有依靠外來花粉才能受精結實。因此,藉助這種母水稻作為遺傳工具,通過人工輔助授粉的辦法,就能大量生產雜交種子。

保持系

是一種正常的水稻品種,它的特殊功能是用它的花粉授給不育系後,所產生後代,仍然是雄性不育的。因此,藉助保持系,不育系就能一代一代地繁殖下去。

恢復系

是一種正常的水稻品種,它的特殊功能是用它的花粉授給不育系所產生的雜交種雄性恢復正常,能自交結實,如果該雜交種有優勢的話,就可用於生產。

三系雜交水稻

是指雄性不育系、保持系恢復系三系配套育種,不育係為生產大量雜交種子提供了可能性,藉助保持系來繁殖不育系,用恢復系給不育系授粉來生產雄性恢復且有優勢的雜交稻。

兩系雜交稻

一種命名為光溫敏不育系的水稻,其育性轉換與日照長短和溫度高低有密切關係,在長日高溫條件下,它表現雄性不育;在短日平溫條件下,恢復雄性可育。利用光溫敏不育系發展雜交水稻,在夏季長日照下可用來與恢復系制種,在秋季或在海南春季可以繁殖自身,不再需要藉助保持系來繁殖不育系,因此用光溫敏不育系配製的雜交稻叫做兩系雜交稻。

超級雜交稻

水稻超高產育種,是近20多年來不少國家和研究單位的重點項目。日本率先於1981年開展了水稻超高產育種,計畫在15年內把水稻的產量提高50%。國際水稻研究所1989年啟動了“超級稻”育種計畫,要求2000年育成產量比當時最高品種高20%-25%的超級稻。但他們的計畫至今未實現。中國農業部於1996年立項中國超級稻育種計畫,其中一季雜交稻的產量指標為,第一期(1996-2000年)畝產700公斤,第二期(2001-2005年)畝產800公斤。

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