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三系配套及在高粱育种上的应用

（一）三系配套

“杂种优势”可以大幅度提高粮食产量和各种性状。因为杂种可以集合双亲的有利基因而产生杂种优势，并且两个亲本的亲缘关系越远，携带的异质基因越多，杂种优势越明显。然而杂种优势是不会稳定遗传的，根据遗传定律，杂种F1自交后会出现性状分离。要保持作物的杂种优势，必须年年配制第一代杂交种。

进行杂交的一个问题是需要让亲本不能自交，否则产生的后代就不只是杂交种子了，这就需要在亲本自然授粉前去除亲本的雄蕊。手工去除雄蕊对与大量育种来说无疑是个巨大的工程，尤其是雌雄同花等情况；另一个选择是喷洒药物杀雄，存在的问题有药物的效率、喷洒时间的掌握等；而最好的办法就是获得雄性不育系，这样只要将雄性不育系作为母本，和雄性可育的父本在大田中间隔种植，不育系产生的种子就是杂交的F1代。

“三系”的概念
1、雄性不育系（代号A）是指植株雄性器官发育不正常，花粉败育，不能自交结实。雌性器官却发育正常，能接受外来花粉而受精结实。这种雄性不育能稳定遗传的品系叫雄性不育系(简称不育系)。
2、雄性不育保持系(代号B)由于不育系本身的花粉是不育的，自交不结实，不能通过自花传粉繁衍具有不育特性的后代。必须要有一个正常可育的特定品种给不育系授粉并能结实，使不育系的后代仍保持其雄性的不育特性，这种能使不育系性能传递给下一代的特定父本品种称为雄性不育保持系(简称保持系)
3、雄性不育恢复系(代号R)一些正常可育的品种花粉授给不育系后，结实正常，而且新产生的杂种一代育性恢复正常，能自交结实，并具有较强的优势，这样才能生产出粮食。这种能够恢复不育系雄性繁育能力的品种叫雄性不育恢复系。(简称恢复系)

“三系”的关系：
不育系=不育系×保持系
保持系=保持系×保持系
杂交种子=不育系×恢复系
这三系中只有不育系是没有花粉的，通过保持系来保持它的不育性，不育系做母本由恢复系做父本恢复它的可育性，长出的种子才能开花结果。保持系和恢复系都有花粉可以自己繁殖。

（二）三系配套在高粱上的应用

三系杂种优势利用

自从发现高粱雄性不育系以后，高粱育种由常规品种选育转入“三系”及其杂交种的选育。核-质互作型雄性不育系一经发现，就使高粱杂种优势利用在世界范围内迅速普及，并对高粱生产起到了巨大的推动作用。杂交高粱首先在其起源地－美国得到迅速利用。早期最著名的杂交种是由CK 60A和Combine7078组配的RS610它在美国高粱主产区得克萨斯州、堪萨斯州和俄克拉荷马州得到了大面积种植。1956年第一批商业化杂交高粱种子问世，到1959年高粱杂交种种植面积已占该作物的95％。以杂交高粱的发源地得克萨斯州为例，在核－质互作雄性不育系发现的当年，即1953年高粱种植面积为2.566×10⁶hm²，而1959年已增至3.322×10⁶hm²；单产则由1070kg/hm²，猛增至1880kg/hm²，增加了76%。高粱总产值由7.559×10⁷美元增至2.72×10⁸美元，增加了2倍多。据推算，高粱增产诸因素中，品种改良的贡献率为34%，期增产效果十分明显。北京猛犸种业引进的大奖系列饲用高粱品种，均是利用三系配套雄系不育系育成，产量表现突出，抗逆性强。大奖（Jackpot）系列饲用高粱属饲草代表美国最新最高的育种水平。猛犸种业自2008年开始从美国引进饲用高粱，在新疆、甘肃、四川、河南、黑龙江、河北等地经过6年的品种筛选试验，认为大奖系列品种性状稳定、产量高，可以大面积推广种植。

两系杂种优势利用

利用两系不育系与不同恢复系测交配组及品比试验结果显示，两系高粱具有强大的杂种优势。从产量结构分析, 主要表现为穗粒数增加与单穗粒重增大。两系高粱杂种优势利用，由于不受恢复系和保持系关系制约，简化了种子生产程序, 更容易利用亲缘关系较远的亲本杂交以配制出强优势的组合。根据最新研究，利用雄系不育系育成的高粱品种，植株茎和叶会连续积累非结构性碳水化合物。因此，此类高粱与常规高粱相比，适口性更好。