Ưu thế lai ựã ựược sử dụng rộng rãi trong chọn giống cây trồng. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa tìm ra ựược một thuyết duy nhất ựể giả thắch hiện tượng ưu thế lai. Hiện nay có nhiều giả thuyết ựể giải thắch hiện tượng này [21]. Trong ựó nhiều tác giả coi ưu thế lai của con lai F1 là do tương tác gen của các bố mẹ khác nhau tạo ra [21, 33, 93]. Gần ựây với kỹ thuật lập bản ựồ và phân tắch di truyền, Qifa Zhang và Zhikang Li (2001) ựã khảng ựịnh cơ sở di truyền của ưu thế lai ựời F1 là do tác ựộng dị hợp tử trên các locus ựơn và tác ựộng qua lại giữa tắnh trội và siêu trội [24].
2.2.1.1. Thuyết tắnh trội
Thuyết tắnh trội ựược Davenport ựề xuất năm 1908, sau ựó Bruce Keeble và Pellew bổ sung vào năm 1910. Cơ sở của thuyết này dựa trên nguyên lý tương tác trội lặn trong mỗi locus và tác dụng tắch lũy giữa các gen trội không alen với nhau [25], [12].
Khi lai AAbbCCdd với aaBBccDD thu ựược con lai F1 có biểu hiện gen AaBbCcDd thì F1 có biểu hiện ưu thế lai.
Khi lai các dòng tự phối với nhau thu ựược con lai F1 kiểu gen dị hợp tử, các gen trội ựược tắch lũy và thể hiện lấn át gen lặn gây hiệu quả xấu, dẫn tới con lai F1 có ưu thế hơn bố mẹ mang các alen lặn ở trạng thái ựồng hợp
tử. Tuy nhiên, thuyết này không giải thắch ựược khi so sách một dòng thuần nào ựó ựạt mức ựồng hợp tử cao và có mặt nhiều gen trội có lợi nhưng không có sức sống cao vắ dụ dòng thuần có kiểu gen AABBCCDD (8 gen trội) có thể không cho năng suất hoặc sức sống bằng cây lai F1 AaBbCcDd (4 gen trội) [25], [12].
2.2.1.2. Thuyết siêu trội
Thuyết siêu trội là thuyết nêu ra ựể giải thắch sự tương tác của các alen khác nhau, cùng vị trắ. Thuyết siêu trội ựược Shull công bố vào năm 1908, theo thuyết này thì con lai F1 ở trạng thái dị hợp tử có sự tương tác ựặc biệt giữa 2 alen trong cùng một locus ( 2 alen hoàn thành một số chức năng khác nhau, bổ sung cho nhau) dẫn tới hiệu quả sức sống vượt xa các cá thể mang alen ựồng hợp tử [25]. Có thể biểu diễn như sau:
AA<Aa>aa hay a1a1<a1a2<a2a2
Thuyết siêu trội ựược nhiều công trình thực nghiệm chứng minh, tuy nhiên vẫn có những dẫn liệu thực nghiệm ựối lập thuyết này. Ở cây tự thụ phấn, các con lai giữa các dòng, giống khác nhau về mặt di truyền không phải luôn cho ưu thế lai cao hơn bố mẹ ựồng hợp tử [6]. Sự hiểu biết về cơ sở di truyền của ưu thế lai có ý nghĩa to trong chọn tạo giống cho UTL cao. UTL chủ yếu là sự biểu hiện sự quyết ựịnh của gen ựến cường ựộ và mức ựộ của các quá trình sinh lý. Những giả thuyết về ưu thế lai chỉ ựược chấp nhận nếu dựa trên cơ sở di truyền số lượng (Gallais, 1988).
Hauler và Miranda, 1981 ựã chỉ ra rằng, việc ựưa ra ựịnh nghĩa bao chùm cho cơ sở di truyền của UTL là rất khó. Vì di truyền các tắnh trạng số lượng là rất phức tạp vì nó bao gồm tất cả các kiểu phản ứng bên trong gen hoặc tương tác giữa các alen [12].