園藝植物遺傳育種第一章

緒論第二章經典遺傳與細胞質遺傳第三章數量遺傳第四章園藝植物種質資源與引種馴化第五章選擇育種第六章有性雜交育種第七章雜種優勢利用第八章誘變育種第九章現代生物技術育種第十章新品種的審定與推廣繁育實訓1-15第六章有性雜交育種6.1有性雜交育種的概念及地位6.2園藝植物主要性狀的遺傳表現

6.2.1多年生果樹主要性狀的遺傳表現6.2.2一、二年生蔬菜主要性狀的遺傳表現

6.3有性雜交的方式

6.3.1單交

6.3.2回交

6.3.3多系雜交

6.3.4多父本混合授粉雜交6.4雜交親本的選擇與選配

6.4.1親本選擇的原則

6.4.2親本選配的原則

6.5有性雜交技術

6.5.1準備工作

6.5.2雜交技術

6.5.3提高有性雜交效率的方法

6.6雜種后代的選育與培育

6.6.1雜種后代的選育6.6.2雜種后代的培育

6.7回交育種

6.7.1回交育種的應用

6.7.2回交育種的方法

6.8遠緣雜交育種

6.8.1遠緣雜交在育種工作中的作用

6.8.2遠緣雜交的特點6.8.3遠緣雜種的選擇

練習與思考

本章小結知識目標●了解雜交育種領域的相關概念●了解園藝植物主要性狀的遺傳表現●了解有性雜交的方式●理解遠緣雜交不親和性問題產生的原因●掌握有性雜交、回交、遠緣雜交的相關方法和技術步驟能力目標●能開展園藝植物有性雜交育種●能開展園藝植物回交育種●能運用相關方法解決園藝植物遠緣雜交不親和性6.1有性雜交育種的概念及地位雜交（cross）是指雌、雄配子結合產生雜種的過程。雜交的遺傳學基礎是基因重組，它是遺傳變異的重要來源。有性雜交育種又稱組合育種（combinationbreeding），它是通過人工雜交的手段，將分散于不同親本上的優良性狀組合到雜種中，再經選擇、鑒定，從而培育成新品種的育種途徑。根據雜交親本親緣關系的遠近，有性雜交育種可分為近緣雜交和遠緣雜交。前者為同一物種內的類型或品種間的雜交，雜交親和性高，容易成功，是各類植物有性雜交育種最常用的方法。有時也將種內不同植株間的雜交稱為交配（mating）。遠緣雜交則是物種范圍以外的種間或屬間雜交，或是地理上相距很遠的不同生態型間的雜交，其雜交親和性低，不易成功。它多是利用近緣種或野生種的某一性狀的優良基因，通過人工雜交以合成新的種質，為組合育種和雜種優勢利用提供親本。廣義的有性雜交育種還應包括１代雜種選育（F1hybridbreeding），即雜種優勢利用，或優勢育種。隨著育種技術的不斷創新，雜交育種的范疇也變得更為廣闊，目前已涉及無性雜交的內容，如體細胞融合或體細胞雜交。本章將介紹狹義的有性雜交育種，即組合育種。它是先進行親本雜交，然后對雜種后代進行自交選擇，最終育成主要經濟性狀相對整齊一致的系統或定型品種的育種方式，其育種程序可概括為“先雜后純”。一二年生的有性繁殖園藝植物育種多采用有性雜交的育種方法，同時也采用優勢育種。多年生無性繁殖的果樹及觀賞樹木由于自身的雜合度較高，多數在雜交育種前很難獲得純合親本，因此其有性雜交育種既是組合育種，又是雜種優勢利用的過程。它是通過品種間雜交產生雜種，在廣泛變異的F1群體中選擇經濟性狀優良、雜種優勢強的單株，通過無性繁殖獲得優良的無性系品種，其育種程序可概括為“先雜后雜”。有性雜交的目的在于獲得重組基因所控制的優良性狀。通過基因重組，因遺傳機制不同而獲得以下幾類遺傳效應：（１）綜合雙親優良性狀雜交后代的性狀遺傳不管是在獨立分配定律還是在連鎖互換定律支配下，均將重組具有雙親優良性狀的個體。（２）產生新的性狀遺傳學研究闡明，許多性狀是基因相互作用的結果。有性雜交后代改變了相互作用的基因組合，從而產生新的性狀。例如，AAbb

或aaBB

基因型的南瓜果實為圓球形，它們雜交的后代中，AaBb

基因型個體因A與B基因互作而表現為扁盤形果實。（３）產生超親性狀數量遺傳基因控制的性狀，在基因累加效應的作用下，雜種后代會出現某一個或某幾個性狀的數值超過親本的變異。例如，假定兩對獨立遺傳基因aabb純合體的果重100ｇ，AABB純合體的果重為200ｇ，若A與B的累加效應相等，則它們對果重分別作用為a＝b＝100ｇ／４＝25ｇ，A＝B＝200ｇ／４＝50ｇ，從果重品種aaBB與AAbb（分別為150ｇ）的雜種后代會分離出果重200ｇ的超親型變異個體AABB。有性雜交是種質資源創新的有效手段。有性雜交育種的歷史悠久，早在1876年，達爾文在總結物種進化的基礎上，通過廣泛的植物雜交和自交對比試驗，發現雜交的有益性，并提出雜交能產生雜種優勢的見解。19世紀，人們就普遍應用雜交的方法培育果樹、蔬菜、花卉及其他植物品種。1886年，孟德爾通過豌豆的雜交試驗，揭示了兩個基本的遺傳規律，進一步為雜交育種提供了理論依據。有性雜交育種的優越之處在于能夠有意識地人工創造變異，使培育新品種更富有預見性和創造性。因此，有性雜交育種已成為被廣泛應用、卓有成效的育種途徑。世界上許多高產、優質、抗逆性強的園藝植物新品種都是通過這一途徑育成的。例如，我國育成的黃瓜品種有抗細菌性凋萎病的‘寧青745’，抗霜霉病的津研系列品種，耐熱、耐霜霉病的‘夏青３號’等。南京林業大學育成的雜交鵝掌楸，綜合了鵝掌楸和北美鵝掌楸雙親的優良特性，具有適生范圍廣、速生、花期長、花色艷麗等優點。6.2園藝植物主要性狀的遺傳表現（１）產量由若干相對獨立遺傳的單位性狀構成的綜合性狀。在構成性狀中，有多基因控制的數量性狀，如花芽形成能力、果枝平均果實數和單果平均重等；也有由少數一兩對基因控制的質量性狀，如雄性不育、自花結實、單性花和完全花等。作為綜合性狀的產量，其遺傳率常顯著低于構成產量的單位性狀的遺傳率，如桃單果重的遺傳率為0.31，而產量的遺傳率僅為0.08。在構成產量的單位性狀中以平均單果重、花序平均果數和單株平均花序數的遺傳率較高。在以產量為育種目標選擇親本時，應注意考慮這些遺傳率較高的單位性狀的選擇。6.2.1多年生果樹主要性狀的遺傳表現（２）果重屬典型的數量性狀，雜種后代的果重表現連續性變異，雜種群體的平均果重常小于中親值，多呈偏態分布。不同品種傳遞果實大小的能力不同，一些品種的后代能產生較多大果的雜種，而另一些品種則相反，小果親本對后代有更為強烈的遺傳影響。（３）果實品質由糖、酸、芳香物質的含量以及果肉結構和果肉質地等單位性狀構成的綜合性狀。含糖量是決定果實品質的重要因素，一般含糖量越高品質越好。含糖量是典型的數量性狀，雜種呈連續性變異常態分布，雜種平均含糖量接近或稍低于中親值。含酸量是影響品質的另一重要因素，酸味要求適度，偏高或偏低都會使果實品質下降。含酸量的遺傳一般認為屬于多基因控制的數量性狀。果肉芳香常由一對或少數幾對基因控制，香對無香為不完全顯性，還常受到一些修飾基因的作用。修飾基因可以使具有香味基因的個體表現無香，并使它們的后代不會重現香味。修飾基因也可能使具香味基因的個體出現令人討厭的氣味，如洋梨的后代中常出現所謂“肥皂氣味”的雜種。Alston（1937）對蘋果的研究表明，不同香型如橘蘋型香、元帥型香、旭型香等分別是獨立遺傳的。（４）早實性實生苗早結實的特性，通常用童期長短來衡量。童期是指從種子萌發到實生苗具有正常開花潛能的這一段時期。嫁接繁殖的品種不存在童期，它們從嫁接到開始結果的時期稱為營養期，童期與營養期在遺傳上有密切的關系。童期短的植株嫁接繁殖后營養期也較短，營養期短的親本其雜種后代的童期也較短。據Wellington（1924）對1800余株蘋果雜種的研究表明，雙親營養期平均值和雜種平均童期的相關系數達＋0.77。早實性通常表現為多基因控制的數量性狀，雜種表現為連續變異，雙親營養期差異大則雜種變異幅度也大。Neaeb（1956）對蘋果的研究表明，早實性存在一定的母本優勢，可能與細胞質基因有關。因此，應特別注意選擇營養期短的品種或童期短的類型作為親本，尤其是母本，可以縮短育種周期。（５）果實成熟期多基因控制的數量性狀遺傳，雜種成熟期呈連續分布，其平均成熟期接近中親值而趨向于中熟。遼寧省果樹所（1975）報道，蘋果５個正、反交組合的成熟期遺傳表現出母本優勢現象，在大蘋果和小蘋果的雜交組合中也有同樣的趨勢。總之，果樹雜種的遺傳變異可歸納為以下幾點：①后代雜種性狀分離的多樣性是由于雜交過程中基因重組所致。親本的基因雜合程度越高，后代性狀分離越復雜多樣；自交結實率越低、遺傳差異越大的親本雜交，后代性狀分離亦越多樣化。②雜種群體經濟性狀普遍退化。果樹雜種的經濟性狀，如果實大小、產量高低、品質好壞等都比中親值低。據統計，蘋果44個雜交組合的1387株雜種后代平均果重僅為中親值的66％。經濟性狀退化的原因是由于基因的非加性效應在基因重組過程中發生解體所致。③雜種群體若干性狀，如雜種果實含糖量、果實形狀和成熟期平均接近于中親值等，表現為較典型的趨中變異。其原因與經濟性狀退化的原因一樣。6.2.2一、二年生蔬菜主要性狀的遺傳表現主要蔬菜作物的重要經濟性狀的遺傳表現見表6.2.1。6.3有性雜交的方式6.3.1單交有性雜交有多種方式，最常用的是兩個親本品種間的成對雜交。當一次雜交達不到育種目標時，可進行回交或多系雜交。參加雜交的親本僅有兩個，又稱為成對雜交或兩親本雜交。如Ａ和Ｂ兩親本雜交以Ａ×Ｂ表示，書寫時母本（♀）Ａ在先，父本（♂）Ｂ在后。相同親本，若Ａ×Ｂ是正交，則Ｂ×Ａ為反交。正反交組合是相對的，如只配Ａ×Ｂ或只配Ｂ×Ａ一個組合，就只有正交而無反交了。根據遺傳學原理可知，性狀若受核基因組控制，正、反交后代的性狀表現是相同的；只有受細胞質基因組控制時，正、反交后代才有差異。因此，開展正、反交的目的在于利用細胞質基因組控制的性狀。如南京林業大學在開展鵝掌楸雜交育種過程中，發現正、反交的后代有一定差異。單交的方法簡便，雜種的變異較易于控制，但是由于只受兩個親本基因型的影響，后代性狀變異幅度較小，選擇的可能性就會受到一定限制。6.3.2單交回交可表示為（Ａ×Ｂ）×Ａ（或Ｂ），是為了在雜種中加強親本之一的性狀。將6.7節中詳細介紹。6.3.3多系雜交參加多系雜交的親本是３個或３個以上，又稱復交或復合雜交。按照第３個或以上親本參加雜交的次序又可分為添加雜交與合成雜交。（１）添加雜交先開展一次單交獲得單交種，用單交種或從其后代中選出綜合雙親優良性狀的個體，再與第３個親本雜交，其雜種或后代還可再與第４、第５……親本雜交（圖6.3.1）。添加雜交的簡式為［（Ａ×Ｂ）×Ｃ］×Ｄ。每雜交一次可添加一個親本性狀。添加的親本越多，雜種綜合的優良性狀越多，但育種年限也會相對越長。有性繁殖的蔬菜植物在進行添加雜交時以３個親本為多。因為這些蔬菜植物雜交后，要通過多代自交選擇將主要目標性狀純化，才能最終育成定型的品種。３個親本進行的添加雜交也稱三交。例如，原沈陽農學院育成的早熟、豐產、有限生長、大果的‘沈農２號’番茄就是用三交法育成的，它綜合了‘克洛特克斯塔基’番茄早熟、直立、有限生長的特性，以及‘矮紅金’的果實發育快、有限生長、果色一致、果形良好和‘比松’的早花、矮生性。其育成過程見圖6.3.2。對于無性繁殖的果樹和花卉植物則較宜于采用較多的親本雜交。因為雜交后只需從雜種F1中選擇綜合性狀優良的單株進行無性繁殖固定，即可育成具有較多優良性狀的無性系品種。通過多親雜交，能較快地獲得具有更多優良性狀的無性系雜種。不存在雜種后代性狀純化穩定的問題，也不會增加太長的育種年限。例如，廣泛栽培的雜種香水月季就是多親添加雜交育成的。其育成過程見圖6.3.3。該雜種香水月季由于采用添加雜交的方式，把中國月季和歐洲薔薇多親本的優點綜合到雜種中來，使它具有四季開花、香味濃郁、花色花形豐富、花梗長而堅硬等多種優良特性。添加雜交過程中，先、后參加雜交的親本在雜種細胞核中所占的遺傳組成比例是有差異的。當三親添加雜交時，第１、２親本的細胞核遺傳組成各占１／４，而第３親本占１／２。四親添加雜交時，第１、２親本各占１／８，第３親本占１／４，而最后親本仍占１／２。由此可見，最后一次參加雜交的親本性狀對雜種的性狀影響最大。一般把綜合性狀好的或具有主要育種目標性狀的親本放在最后一次雜交，這樣后代出現具有主要目標性狀的個體可能性就較大。當育種目標性狀的遺傳率有高有低率時，為防止遺傳率低的性狀在添加雜交時被削弱，一般用遺傳率高的親本先雜交，遺傳率低的親本后雜交。當單交親本之一的優良性狀為隱性時，Ｆ1的隱性優良性狀不能表現出來，應將Ｐ1自交，從Ｆ2中選出綜合親本優良性狀的個體，再與第３親本雜交。（２）合成雜交參加雜交的親本為４個，先進行成對雜交獲得兩個單交種，兩個單交種間再進行雜交。這種雜交方式可簡寫為（Ａ×Ｂ）×（Ｃ×Ｄ），如圖6.3.4所示。蘇聯園藝植物育種家米丘林育成的蘋果品種‘創紀錄的鳳凰卵’就是利用該雜交法育成的（圖6.3.5）。這種交配方式理論上在雙交雜種中，親本Ａ、B、C、D的細胞核遺傳組成各占１/４。有時為了加強雜交后代內某一親本的性狀，可以使該親本重復參加雜交，如（Ａ×Ｂ）×（Ａ×Ｃ），Ａ的細胞核遺傳組成在雜種中占１／２。合成雜交與添加雜交相比，可以在短期內綜合多數親本的優良性狀，若目標性狀是隱性，也應使單交雜種自交，從分離的F2中選出綜合優良性狀的個體進行不同單交種（F2）間的雜交。多系雜交與單交相比，最大的優點是將分散于多數親本上的優良性狀綜合于雜種之中，大大豐富了雜種的遺傳性，有可能育成綜合性狀優良、適應性廣、多用途的優良品種。多系雜種后代變異幅度大，故雜種后代的播種群體要大，一般F1的群體應在500株以上，以增加出現綜合多數親本優良性狀個體的機會。6.3.4多父本混合授粉雜交多父本混合授粉實際上也應屬于多系雜交的范圍。具體做法是選擇兩個或兩個以上的父本花粉，將它們混合授予同一母本植株上，可用Ａ×（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋…）表示。該方式可以減少多次雜交的麻煩且可收到綜合的效果，用于遠緣雜交可以有助于解決不育性問題，提高雜交親和性及結實率，甚至改變后代遺傳性。如福建農學院利用南豐蜜橘作母本，又添加適當雪柑花粉作為父本雜交，獲得性狀多樣的后代。又如北京林業大學混合黃刺玫、紅果黃刺玫和刺葉黃刺玫３種花粉給月季授粉，獲得的雜種后代克服了月季與黃刺玫雜交不親和問題。自由授粉得到的后代材料，從某種意義上也屬于多父本混合授粉雜交而得，因此從自然界的實生植株中可以篩選出創新的種質。6.4雜交親本的選擇與選配親本選擇是指根據品種選育目標選用具有優良性狀的品種類型作為雜交親本。有時目標性狀基因在栽培品種中難以找到，如番茄抗ＣＭＶ基因、有棱絲瓜抗霜霉基因、高茄紅素含量基因等一些抗性和品質基因，可以在近緣野生種、半野生種或誘變材料中尋找。因此，雜交親本的材料可包括栽培種、野生種和誘變材料等。親本選配則是指從入選親本中選用哪兩個（或哪幾個）親本配組雜交以及配組的方式（如單交父、母本的確定，多系雜交時哪兩個親本先配組等）。親本選擇選配得當，可以較多地獲得符合選育目標的變異類型，從而提高育種工作的效率。6.4.1親本選擇的原則（１）明確選擇親本的目標性狀根據品種選育的目標，確定對將要當選親本的性狀要求，分清主次，對希望性狀要有較高水平，必要性狀不低于一般水平。如育種目標為抗病、優質時，親本的抗病、優質希望性狀的水平應高，而成熟期、株型、產品器官形態等必要性狀不應低于一般水平，并能為生產和消費者所接受。又如罐桃育種中，果肉不溶質比果肉黃色重要，在選擇親本材料時，就應優先考慮果肉不溶質這一性狀。需要注意的是，一些重要經濟性狀，如豐產、優質、成熟期等是由多種單位性狀構成的復合性狀。例如，番茄的豐產性是由株幅（決定合理密植的程度）、單株花數、坐果率和單果重等單位性狀構成的。選育豐產番茄品種時，直接根據單株果大這一性狀選擇親本，則可能選得的親本都是果重較高而果數較少的，用這些親本雜交就不易得到高產的后代。如果選得的親本有些是株幅小適宜密植的，另一些是果多的，又一些是果重的，在配組親本時，就可能使不同單位性狀水平高的親本配組，從而有可能綜合不同親本的優良單位性狀，獲得復合性狀水平高的雜種后代。因此，在選擇親本時要分析研究并明確構成目標性狀的單位性狀。（２）掌握育種目標所要求的大量原始材料，研究了解目標性狀的遺傳規律根據育種目標的要求，搜集的原始材料越豐富，則越容易從中選得符合要求的雜交親本。對目標性狀的遺傳規律了解清楚，就可以在選擇親本時少犯錯誤。例如，在罐桃育種中，‘五云桃’和‘岡山500號’的表型都是白肉溶質，‘五云桃’的自交后代全是白肉溶質，而‘岡山500號’的自交后代中卻有黃肉不溶質類型。很明顯這是由于‘五云桃’的兩對性狀都是同質結合型（YYMM），而‘岡山500號’則是雜合的（YyMm）。（３）親本應具有盡可能多的優良性狀親本的優良性狀多而不良性狀少，則便于選配能互補的雙親；否則就需要采取多系雜交，增加工作的復雜性和育種的年限。在考慮親本具有較多優良性狀的同時，需要注意的是一些遺傳率高的不良性狀。如果親本常有這些性狀，則對后代的改造會增加很多的困難，尤其是一些多年生的果樹。如橙與枳雜交，枳的苦澀味；大蘋果與山荊子雜交，山荊子的小果率質劣等。因此，在選擇親本時，應盡量避免選擇這些遺傳率強的不良性狀的材料。（４）優先考慮一些少見的有利性狀和珍貴類型從單一性狀來看，有些有利性狀出現比較普遍，如蘋果在200ｇ以上的大果型品種很多，能貯藏４～５個月的也較常見，但由單基因控制的緊湊型到目前為止只發現‘威賽旭’等少數幾個品種。另外從性狀組合來看，抗寒性弱而品質優良的甜橙品種較多，既抗寒、品質又好的甜橙幾乎沒有；水蜜桃豐產的品種也不少，但黃肉不溶質又豐產的桃品種則不多。此外，抗黑星病、黑斑病和輪紋病的梨品種，抗高溫、多濕及大粒優質無核的葡萄品種，等都是育種資源中的珍品。在果樹育種中應特別注意考慮這些品種類型，以便在雜種后代中能選擇出優質或抗逆性強的新品種。（５）親本優良性狀的遺傳率要強育種實踐證明，雜種后代中出現優良性狀個體的頻率或水平傾向于遺傳率強的親本。如大果番茄與小果番茄雜交，后代果實大小傾向于小果親本；黃瓜果實尾端鈍形與尾端尖形雜交，后代果實表型傾向于尾端尖形，這表明小果和尖型性狀遺傳率較大。通常野生或原始類型的性狀遺傳率大于栽培類型；純種性的性狀大于雜種性的；本地穩定表現的性狀大于不穩定表現的；母本性狀大于父本的；成年植株、自根植株大于幼年、嫁接植株；寡基因控制性狀大于多基因控制性狀等。在選擇親本時，應該選擇優良性狀遺傳率強、不良性狀遺率率弱的親本，使雜交后代群體內優良性狀個體出現的概率增加。（６）重視選用地方品種地方品種是本地長期自然選擇和人工選擇的產物，對當地的自然條件和栽培條件有較好的適應性，產品也符合當地的消費習慣，存在的缺點也較為清楚，育成的品種對本地的適應性也較強。不少的園藝植物品種都含有地方品種的血統。如原天津市農業科學研究所育成的津研系列黃瓜，親本之一就是地方品種‘棒錘瓜’。原華南農學院與廣東農業科學院合作育成的‘寧青’黃瓜，親本之一便是地方品種‘廣州二青’。葡萄品種‘北醇’是用歐沙葡萄與當地的山葡萄雜交育成的。梨品種‘黃花’是地方品種‘黃蜜’與‘三花’雜交育成的。6.4.2親本選配的原則（１）親本性狀互補性狀互補就是雜交親本雙方取長補短，把親本雙方的優良性狀綜合到雜交后代同一個體上。優良性狀互補有兩方面的含義，一是不同性狀的互補，二是構成同一性狀的不同單位性狀的互補。不同性狀的互補，如選育早熟、抗病的黃瓜品種，親本一方應具有早熟性，而另一方應具有抗病性。蘋果抗病育種中，用‘金冠’蘋果作母本與‘紅太平’蘋果雜交，‘金冠’抗寒弱的缺點可以從父本‘紅太平’上得到彌補；同樣‘紅太平’的果型較小、味酸澀、不耐貯藏的缺點也可以從‘金冠’方面得到補償。由這個雜交組合選育出來的新品種‘金紅’蘋果，具有抗寒性強、豐產穩定、果中型大小和較耐貯藏等特點，基本上綜合了父、母本的優良性狀。同一性狀不同單位性狀的互補，以早熟性為例，有些果菜類品種的早熟性主要是由于顯蕾開花早，另一些果菜類品種的早熟性主要是由于果實生長發育的速度快，選配這兩類不同早熟單位性狀的親本配組，其后代就有可能出現早熟性超親的變異類型。性狀遺傳是很復雜的，親本性狀互補相配，其后代往往并不表現優、缺點簡單的機械結合，特別是數量性狀的表現更是如此。例如，產量、可溶性固形物都是數量性狀。選育高產、可溶性固形物含量高的南瓜品種，如果用高產而可溶性固形物含量很低的品種與可溶性固形物含量很高而產量低的品種雜交，雜種后代一般不會出現產量和可溶性固形物都很高的變異。如果選配這兩個性狀都有較高水平，即一個是高產而可溶性固形物含量較低（不特別低），另一個是產量較低（不特別低）而可溶性固形物含量較高的親本雜交，則后代有可能在這兩個性狀上都達到高親水平或出現超親變異。（２）不同類型或不同地理起源的親本配組不同類型是指生長發育習性不同、栽培季節不同或其他性狀方面有明顯差異的親本。例如，菜豆的蔓性與矮生性、番茄的有限生長型與無限生長型、春黃瓜與秋黃瓜、春甘藍與夏甘藍、華南型黃瓜與華北型黃瓜、大頂型苦瓜與長身型苦瓜、辣椒與甜椒、直立株型茄子與開展型茄子等。不同類型親本的親緣關系大多比同類型的基因型有較大分化。不同地理起源是指雖一般性狀方面可能差異不大，而基因型可能比同地區的品種間有較大分化，對自然條件的適應性也有較大的差異。例如，原廣東農業科學院經作所育成的夏青３號’黃瓜品種，親本之一是從日本的黃瓜品種中選育出來的‘雌性系75’，另一親本則是廣州地方品種‘瑰青’，兩親本的地理起源較遠，育成的‘夏青３號’適應性也較廣。果樹方面，北京植物園用歐洲葡萄中的‘玫瑰香’（含糖18％）和我國東北原產的山葡萄（含糖1.5％）雜交，獲得的雜種平均含糖量為20％，最高達24.9％，不僅顯著高于中親值（16.5％）而且顯著高于高值親本，出現超親的變異。蘇聯烏茲別克施列捷爾果樹所與葡萄栽培研究所通過對塔什干89個蘋果的種間和品種間雜交后代進行對比觀察確定，雙親在生態地理條件方面差距越大，后代中出現優良類型的比例也越大。用不同類型或不同地理起源的親本相配，后代的分離往往較大，易于選出理想的重組性狀。當然，并不是不同類型相配都一定優于同類型相配，或不同地理起源相配都優于同地區內品種相配，因為其實質在于親本基因型差異的程度和性質。（３）以具有最多優良性狀的親本作母本考慮細胞質基因組控制的性狀遺傳，在有些情況下，后代性狀較多傾向于母本。因此用具有較多優良經濟性狀的親本作母本，以具有需要改良性狀的親本作父本，雜交后代出現綜合優良性狀的個體往往較多。例如，當育種目標是提高早熟優質品種的抗病性時，抗病性是需要改良的性狀，選配親本時應該用品質、早熟性和其他經濟性狀都符合要求的不抗病品種作母本，用抗病品種作父本。當栽培品種與野生類型雜交時，通常以栽培品種作母本，野生類型作父本。本地品種與外地品種雜交時，通常以本地品種作母本。（４）根據性狀的遺傳規律選配親本育種目標性狀如果屬于質量性狀，那么雙親之一必須具有這一性狀，否則雜種后代就不能期望出現這種性狀。遺傳學闡明：從隱性性狀親本的雜交后代內不可能分離出有顯性性狀的個體，因此，當目標性狀為顯性時，親本之一應具有這種顯性性狀，不必雙親都具有。當目標性狀為隱性時，雖雙親都不表現該性狀，但只要有雙親之一是雜合性的，后代仍有可能分離出所需的隱性性狀。可是這樣就需要事前能肯定至少一個親本是雜合性的，這一點并不是經常能辦得到的。因此，選配親本時應該至少有一親本要具有該隱性目標性狀。例如，番茄果實各部分成熟一致性常與幼果無綠色果肩呈正相關，而幼果無綠色果肩對綠色果肩為隱性，為了育成果實各部分成熟一致的品種，選配的親本中應該至少有一親本是幼果無綠色果肩的。遺傳學闡明，細胞質也具有遺傳傳遞能力，凡是受細胞質基因控制或影響的性狀，正、反交會得出不同結果。通過研究黑龍江、遼寧、吉林、陜西等幾省果樹研究所的蘋果雜種正、反交表現后，發現在果實成熟期和樹體抗寒性兩個性狀表現出明顯的母性遺傳優勢現象。蔬菜中果菜類作物的株型遺傳往往也傾向于母本一邊。因此在選配親本時也應注意正、反交。（５）用一般配合力高的親本配組一般配合力是指某一親本品種或品系與其他品種雜交的全部組合的平均表現，一般配合力的具體估算方法詳見7.4.2節。一般配合力的高低決定于數量遺傳的基因累加效應，基因累加效應控制的性狀在雜交后代中可出現超親變異，通過選擇可以穩定成為定型的優良品種。選擇一般配合力高的親本配組有可能育成超親的定型品種。但是一般配合力的高低目前還不能根據親本性狀的表現估測，只能根據雜種的表現來判斷。因此，需專門設計配合力測驗或結合一代雜種選育的配合力測驗，分析了解親本品種或品系的一般配合力的高低。也可根據雜交育種記錄了解常用的親本品種，這些品種的一般配合力通常較高。（６）注意品種繁殖器官的能育性和雜交親和性在選配親本時，應注意選擇雌性器官發育健全、結實性強的種類作母本，雌性器官不健全、不能正常受精或不能形成正常雜交種子的品種類型不能作母體，如一些無子葡萄、無子蘋果、無核蜜柑和無核梨等。同樣，作為父本，花粉育性必須正常。果樹中雄性不育的現象很普遍，如葡萄中雄蕊反轉的品種有‘早生白’、‘布列頓’、‘白雞心’、‘黑大粒’、‘貝麗’等；梨的品種如‘古高梨’、‘京白梨’、‘大香水’、‘延邊小香水’、‘滿園香’；桃品種如‘上海水蜜’、‘白桃’、‘砂子早生’、‘五云桃’等的花粉萎縮，不能產生正常花粉，都不能作為父本。蘋果屬中的錫金海棠、三葉海棠、湖北海棠等，以及樹莓內的一些無融合生殖種，它們的雌、雄性器官都發生退化，種子一般由珠心細胞不經受精過程發育而成，通常不能作為雜交親本。在親本選配時還應注意到父、母本之間的雜交親和性，有時雖然親本的雌、雄器官發育都正常，但由于雌、雄配子間相互不適應而不能結子。凡是自交結實率高的種類如，桃、葡萄等都不存在品種間雜交不親和現象，而自交結實率低的種類，如梨、甜櫻桃等常出現品種間雜交不親和現象，尤其是在親緣比較近的品種間。如‘菊水’與‘20世紀’、‘祗園’品種間就存在雜交不親和現象，因為‘菊水’（20世紀×太白）和‘祗園’（20世紀×長十郎）都是20世紀的直系后代。芽變品種與其原品種間由于遺傳基礎十分相似也存在交配不親和現象，因芽變只是少數一兩個性狀發生突變。還有一種是正交親和但反交不親和，如李品種間的雜交‘晚橘’ב創橋’和‘統領’ב劍橋’，正交可以正常結子，反交則很難或不能結子。甜櫻桃中存在群內品種間雜交不親和現象。有人研究甜櫻桃按互交不親和可分為十多個品種群，凡屬于一個品種群內的不同品種間雜交，均表現明顯的不親和現象。如品種‘深紫’、‘大紫一號’、‘大紫二號’、‘若紫’等，屬于同一品種群，它們之間互交，無論正、反交均很難獲得雜交種子。此外，還應注意一些雜交效應上的因素。如品種間著果能力以及每果平均健全種子數差異懸殊，此時在不影響性狀遺傳的前提下，常用坐果率高而種子發育正常的品種作母本。如遼寧省果樹研究所在進行‘元帥’和‘雞冠’蘋果的雜交時，以‘元帥’蘋果作母本雜交100個花序，每序2朵，得雜交果實17個，雜交種子138粒。而反交時以‘雞冠’蘋果為母本，則雜交種子數顯著增多，雜交70個花序，每序2朵，得雜交果實117個，雜交種子910粒。另外從雜交技術的角度考慮，以晚花類型或生長物候期較晚的北方品種作為母本較為方便。這些都應在親本選配時予以考慮。6.5有性雜交技術制定雜交育種計劃在雜交之前應先充分考慮好雜交工作的各個環節，以便達到雜交的目的，因此有必要擬定雜交育種計劃。該計劃應包括：育種目標、雜交親本的選擇和選配、雜種后代的估計、雜交任務（包括組合數與雜交花數）、雜交進程（如花粉采集與雜交日期）、操作規程（雜交用花枝與花朵選擇標準、去雄、花粉采集與處理、授粉技術和授粉后的管理要求等）等。6.5.1準備工作了解花器構造和開花習性園藝植物的種類較多，花器構造和開花習性也各異，故在雜交前應了解其花器的構造和開花習性，以便確定采集花粉和授粉的時期以及采取相應的雜交技術。一朵花中具有雄蕊和雌蕊的花屬兩性花，如蔬菜作物的番茄、茄子、辣椒、大白菜、甘藍等；果樹作物中的桃、葡萄等；園林植物中的月季、山茶、鵝掌楸等。一朵花中只有雄蕊或只有雌蕊的花屬單性花。雌花和雄花生在同一植株上的為雌雄同株異花，如蔬菜中的瓜類作物；果樹中的核桃、板栗、柿子等。雌花和雄花分別生在不同植株上的為雌雄異株，如蔬菜中的石刁柏、菠菜；果樹中的銀杏、楊梅；園林植物中的楊樹、柳樹等。開花的習性因不同的種類和品種而異，開花早晚也受環境因子的影響，甚至同一花序內的花開放順序也不同。如蘋果是中心花先開，即離心開；梨是邊花先開，即向心開。兩性花的同一花內或同株上的雌、雄蕊有異熟現象，如鵝掌楸屬兩性花，但雌蕊早熟。有些自花授粉植物，花朵開放前就已授粉，即所謂閉花受精，如豇豆等豆類作物。花的傳粉方式有蟲媒和風媒兩種。蟲媒花一般花瓣鮮艷、味香、具蜜腺等，以引誘昆蟲，并且花粉粒大而少、有黏液。風媒花通常無鮮艷的花瓣、香味和蜜腺，但可能具有大的或羽毛狀的柱頭，以利于接受空氣中的花粉。風媒花一般花粉多而小或帶有氣囊，有利于在空中漂浮。針對這些特性，屬風媒花的作物雜交時，應用密封紙袋套上隔離，而蟲媒花作物則可用紗布袋或鐵紗籠育種室隔離。植物開花期長短隨種類而異。如柑橘、蘋果的開花期為６～12天；油菜為20～40天；花生、番茄等可延續１至數月；有些熱帶植物，如可可、檸檬、桉樹等可以終年開花。各種栽培作物的開花期與品種特性、營養狀況以及外界條件等有密切關系。各種植物每朵花開放的持續時間以及開花的晝夜周期性也有差別。如蘋果可開放３小時左右。牽牛花在早晨開花，下午花逐漸萎蔫；蓮花朝陽開；午時花中午開；煙草傍晚開；夜來香日落后開等。表6.5.1所列為一些植物在一天內不同時間的開花情況。植物的開花習性是植物在長期演化過程中形成的遺傳特性，在一定程度上受緯度、海拔、氣溫、光照、濕度等環境條件的影響。早春開花的植物，當遇上３—４月氣溫回升較快時，花期普遍提早；若遇早春寒冷、晚霜結束又遲的年份，花期普遍推遲。晴朗干燥、氣溫較高的天氣可以促進提早開花；反之，陰雨低溫的天氣則會延遲開花。掌握植物的開花規律和開花條件，采取相應的栽培措施，可實現調節花期。雜交用具的準備雜交主要用具有：去雄用的鑷子或特制的去雄剪、儲粉瓶和干燥器、授粉器、塑料牌、放大鏡、鉛筆、７０％乙醇、隔離袋、覆蓋材料、縛扎材料、記錄本等。親本種株的培育和雜交用花的選擇為了調節親本種株的花期，一般可采取下列措施：（１）調節播種期一年生的花卉和蔬菜通過這種方法調節開花期一般是有效的。通常將母本按正常時期播種，父本分期播種，保證使其中的一些與母本相遇。6.5.2雜交技術各種園藝植物具體雜交技術的操作是不同的，但總體的要求和技術程序則是基本相同的。現將其技術程序介紹如下。（２）植株調整對于開花過早的親本，可摘除已開花的花枝和花朵，實現調節開花期。（３）溫度、光照處理很多園藝植物的開花與溫度和光照有關。一般來說，低溫促進二年生園藝植物如蘿卜、甘藍、白菜等花芽的形成，短日照促進短日性植物如瓜類、豆類作物、波斯菊、大花牽牛、一串紅等花芽的形成。形成花芽后的植株置于高溫下可促進抽薹開花，而低溫下延遲開花。長日照促進長日性植物如翠菊、蒲包花等提前開花。瓜葉菊的花芽分化要求短日照，而開花要求長日照。（４）采用適當的栽培管理措施通過控制氮、磷、鉀的施用量和比例及土壤濕度等，均可在一定程度上改變花期。一般來說，氮肥可延遲開花。斷根也是控制開花的辦法，一般有提早花期的作用。（５）植物生長調節劑處理植物生長調節劑如赤霉素（ＧＡ３）、萘乙酸（ＮＡＡ）等，可改變植物營養生長與生殖生長的平衡關系，起到調節花期的作用。10ｍｇ／Ｌ的ＧＡ３對二年生作物有促進開花的作用。脫落酸（ＡＢＡ）可促進牽牛、草莓等植物開花，但使萬壽菊延遲開花。在誘導開花的低溫期用10ｍｇ／Ｌ鄰氯苯氧丙酸（ＣＩＰＰ）處理甘藍、芹菜可延遲其抽薹，但如果在花芽形成后處理反而會促進其抽薹開花。（６）切枝貯藏、切枝水培對父本可以通過這一措施延遲或提早開花。對母本一般不采取這種方法。因為一般來說，切枝水培難以結出飽滿的果實和種子。但楊樹、柳樹、榆樹等的切枝在水培條件下雜交也可收獲種子。（７）嫁接把晚開花的植株嫁接在早開花的砧木（同一物種的其他品種或嫁接親和的其他物種均可）上，可以誘導接穗提早開花。在大豆中已有這樣的成功報道。把馬鈴薯嫁接到番茄上也已獲得成功。從已確定入選親本的類型中選出典型、健康無病、生長勢強的植株作為雜交種株，一般選10株。在選定的雜交母株中，進一步選出健壯的花枝和花蕾，去除過多的或未進行雜交的花蕾、花朵、果實和花枝，以保證雜交的花、果實、種子生長飽滿充實。一般桃的長果枝留３～４朵花，其余剪除；蘋果和梨每花序留２～３朵花；葡萄因品種不同而異；楊樹每花枝留３～５朵花；唐菖蒲每枝留４～６朵花；十字花科和傘形科蔬菜選用主枝和一級分支上的花雜交；百合科蔬菜選用花序上、中部的花雜交；番茄選用第二穗花序上的第１～３朵花雜交；茄子、辣椒選用門果、對果的花雜交；葫蘆科蔬菜選用第２～３朵雌花雜交；豆科蔬菜選用中、下部花序上的花雜交。雜交種株應嚴格管理栽培，注意防治病蟲害，使之生長發育健壯。花粉技術（１）花粉的采集從具有典型性狀的父本植株上采集將要開放的、發育良好的花蕾或花枝，在室內取出花藥，置于鋪有紙的培養皿中，再將培養皿放在干燥器中。一般在室溫下經一定時間后花藥開裂，將散出的干燥花粉搜集于小瓶中，貼上標簽，注明品種，置于干燥器中備用。風媒花植物一般采取此方法。許多園藝植物，尤其是蟲媒花植物，多在花藥成熟時直接采摘父本花朵對母本進行授粉，但應在父本花朵開放前進行隔離。（２）花粉的貯藏有時因為父、母本花期不遇或父、母本相距較遠，需要對花粉進行妥善處理，以在一定時間里保持花粉的生活力。花粉壽命的長短因植物種類不同而異。鵝掌楸的花粉在４℃下保存５天，生活力下降嚴重；梨和柑橘的花粉采集后在室溫干燥條件下可保持２～３周；葡萄和枇杷可保持２個月；而柿的花粉在同樣條件下只能保持２天的生活力；松和杉的花粉在低溫干燥條件下保存若干年仍具生活力。一般在自然條件下，自花授粉植物的花粉壽命比異花授粉植物短。花粉壽命除了遺傳因素以外，還與溫度、濕度及光照條件有密切的關系。如蘋果的花粉在干燥條件下可保存３個月，若在２～８℃、80％相對濕度條件下，僅５個星期便失去生活力；百合的花粉在0.5℃、35％相對濕度條件下，194天后仍有較高的發芽率；桃和梨的花粉在０～２℃、25％相對濕度條件下可保存1～２年。一些熱帶、亞熱帶的果樹，如荔枝、菠蘿等的花粉生活力保存期短，一般不宜久藏，最好隨采隨用。花粉貯藏就是將花粉采集后陰干，除去雜質（以經驗判斷花粉含水量是否已降至可儲存要求的方法如下：將陰干的花粉放入干凈試管，試管開口端用潔凈棉花塞住，傾斜試管時花粉如流水般流動，不出現黏壁時，意味著花粉已陰干了），分裝在小瓶中，數量為小瓶容量的１／５為宜，瓶口用雙層紗布封孔，貼上標簽，置于底部盛有無水氯化鈣等吸水劑的干燥器內。干燥器應放在陰涼、干燥、黑暗的地方，最好放在４℃左右的冰箱內貯藏。（３）花粉生活力的測定測定花粉生活力有很多方法，下面主要介紹４種。①直接授粉法將花粉直接授在母本雌蕊柱頭上，然后統計結實和結子數。此法的缺點是所需時間較長且易受氣候條件的影響。②形態鑒定法在顯微鏡下觀察花粉粒的形態，根據形態判斷其花粉的生活力。一般畸形、皺縮、無內含物的花粉沒有生活力。③培養基法屬較常用的方法。將花粉播在用１％～２％（質量分數）瓊脂和５％～１５％（質量分數）蔗糖配制成的固體培養基上，或用１０％～２０％（質量分數）蔗糖水溶液培養基，保存在２０℃左右的培養箱內，經一段時間后鏡檢花粉發芽率及花粉管生長情況，據此判斷花粉生活力。各種園藝植物對培養基配方的要求是不同的，如蔗糖的濃度、ｐＨ、微量元素（硼）或維生素用量等。④染色法染色法有碘反應法，四氮唑反應法，醋酸洋紅法，過氧化氫、聯苯胺和α－萘酚反應法等。碘反應法是利用碘－碘化鉀染色，它只適用于鑒定不含淀粉的不育花粉，不適用于含淀粉的不育花粉。四氮唑反應法是一種鑒定脫氫酶活性的組織化學反應。能育的新鮮花粉具有脫氫酶活性，不育或衰老的花粉則喪失脫氫酶活性。碘反應法、四氮唑反應法和醋酸洋紅法是測定花卉及蔬菜植物生活力常用的方法，果樹及觀賞樹木上則常用過氧化氫、聯苯胺及α－萘酚反應法。經這些試劑作用后的花粉被染色者為有生活力，不著色者為無生活力。染色法的優點是比較快捷，但比較間接。去雄、隔離去雄是摘除兩性花植物母本花中的雄性器官，防止因自花授粉而得不到雜交種子。廣義的去雄還應包括用物理、化學方法殺死雄蕊或花粉，以及摘除雌雄異花同株植物上的雄花，拔除雌雄異株試驗田中的雄株。在園藝植物，尤其是蔬菜植物的有性雜交育種中，通常采用手工去雄。去雄一般在開花前一天進行，即在父本花藥未開裂散粉前徹底把雄蕊去掉。去雄時應注意防止損傷雌蕊。隔離是為了防止母本接受非目標花粉的授粉；防止父本花朵中的花粉被其他近緣植物的花粉污染而發生非目的性的雜交。因此，母本和父本植株上準備用作雜交的花朵應進行隔離。在人工雜交工作中，多采用機械隔離的方法，即套袋或網室隔離。套袋多選用輕薄、透光、防水柔韌的亞硫酸紙、硫酸紙或玻璃紙制作。袋子的規格及大小因植物種類及花朵或花序的大小而定。有些木本植物（如松、杉）的花期與小枝速生期同步，且花著生于枝梢，袋子應適當加長，以免小枝生長頂破紙袋。母本花應在開花前及授粉后的雌蕊有效期（即能夠接受花粉受精的始期至終期）實行套袋隔離。父本花應在開花前一天直至采集花粉時實行套袋隔離。一些花朵較大的作物如瓜類、牽牛花等的隔離可用線碼（電工固定電線用品）、細鐵絲或粗線束夾花冠隔離；一些蟲媒花作物可用網室隔離，將雜交親本定植在紗網室內，防止傳粉昆蟲進入而引起非目的性的雜交。為了保證網室的隔離效果，應注意選避風處建造網室；適當擴大種株定植距離，防止父、母本花枝交接；嚴防傳粉昆蟲進入，室內發現時立即捕殺。授粉授粉就是將父本花藥中的花粉授在母本雌花的柱頭上。可直接把去掉花瓣的父本雄花中的花藥觸涂在母本雌蕊的柱頭上，也可用毛筆、海綿球、棉球或橡皮頭、泡沫塑料頭等細軟物黏取預先采集好、盛于器皿中的花粉涂抹于柱頭。風媒花植物可采用針頭較粗的注射器授粉，授粉后用透明膠封好注射孔。授粉的時期一般在雌、雄花開放的當天最好。因為這時是雌蕊和雄蕊花粉生活力最強的時期，這時授粉可提高雜交結實率和雜交種子數量。但有時由于各種因素的影響，一些園藝植物的授粉可以提前或推后一天進行，仍可收獲一定數量的雜交種子。對于花期較長的植物，為了提高授粉質量，授粉后第二天可重復授粉一次。授粉量的多少應根據花粉生活力大小而定，生活力大者可適當減少授粉量，生活力小者應增大授粉量。更換父本系統前，須用70％（體積分數）乙醇消毒授粉用具、手指等，以免發生花粉污染。標記和登記為了防止收獲雜交種子時發生錯亂，須對雜交花枝和花朵作標記。母本花去雄后，在其基部掛上標牌，牌上應記錄組合名稱、株號、去雄日期和花數等，授粉后記錄授粉日期和花數，果實成熟后同標牌一起收下，并在標牌上記錄收獲日期。標牌以塑料牌為好，可防止風吹雨淋后破碎脫落。牌上的內容應用鉛筆標寫，果實成熟期長者，應用防水質油漆筆標寫，以保證收獲時字跡清晰。另備雜交登記本，登記項目見表6.5.2，供以后分析總結使用，并可防止母本植株上標牌脫落或丟失后而無從查考。雜交后的管理雜交后的最初幾天內應檢查紙袋等隔離物，如脫落、破碎則可能發生了意外的雜交，這些雜交就無效了，應重新補做。雌蕊受精的有效期過后，就不可能發生意外的雜交，此時可以除去隔離物，通常在雜交后１周左右可除去隔離物。果樹作物在除袋的同時，可對雜交結實率作第１次檢查，生理落果后進行第2次檢查，即有效結實率的檢查，在果實將要成熟前套上紗布袋，防止采前落果。雜交的母本種株要加強管理，多施磷鉀肥，注意防治病蟲害、鼠害和鳥害等，及時摘除沒有雜交的花果，必要時可摘心、去側蔓（枝）等，創造有利于雜交種子發育的良好條件。雜交種子（果實）的采收和儲存果實達到生理成熟時應及時采收雜交果實。一些成熟后種子容易脫落者更應及時采收，如蔬菜中的十字花科蕓薹屬、豆科、百合科和菊科等；花卉中的牡丹、鳳仙等。在果樹中有些種類過分成熟后影響發芽率，如早熟桃品種、櫻桃等，這些作物的果實成熟時或將近成熟時應及時采收。一般雜交果實采收后應置于避風干燥的地方，后熟數日后再行脫粒。在收獲過程中，應注意防止不同雜交組合錯亂和混雜。如發現雜交果實的標牌丟失或字跡模糊不清而無法核對時，一般情況下應予淘汰。根據品種特性，種子脫粒后應曬干或陰干，及時裝入袋內，袋外注明組合名稱、采收日期并編號登記，袋內放入相應的標簽，然后把這些雜交種子置于低溫、干燥、防鼠的條件下貯藏，有些種子易受蟲害侵入，儲存前應先用殺蟲劑處理。有些園藝植物如牡丹、月季、荔枝、柑果類等失水后會影響種子發芽，采收果實后應及時脫粒、水洗、砂藏或立即播種。有些植物需要生理后熟一段時間才能播種，如銀杏、蘭花、人參、冬青、當歸、白蠟樹等。6.5.3提高有性雜交效率的方法一般來說，蔬菜種內品種間的有性雜交都是高度親和的，可順利獲得較多的有效雜交種子。但是一些園林樹木及某些果樹品種間的雜交往往也會出現不同程度的有性雜交不親和現象。為了提高人工有性雜交效率，以獲得盡可能多的生活力高的雜交種子，可參考下列方法。（１）提高雜交受精率的方法①利用雌蕊不同年齡時期授粉有些作物的雌蕊在不同年齡時期對花粉的親和力不同。因此，可以在雌蕊不同的發育日期進行多次授粉，可能會提高其雜交親和性而獲得雜交種子。②采用正、反交正、反交有時表現出受精結實方面的差異，特別是多倍性類型間雜交常有這種現象。有時通過正、反交可以解決雜交不親和性。③調節親本花期按所述方法進行花期調節。④異地采粉或花粉貯藏同種植物由于南方花期早于北方，通過異地采集花粉，也可使本地花期不遇的品種授粉；通過貯藏花粉，也可實現不同花期親本間的雜交。異地運輸花粉時，風媒花植物可將陰干花粉用密封性好且防水的雙層袋寄運，內層紙袋可用硫酸紙制備；蟲媒花植物可采集將開放的花蕾，采取類似鮮切花空運的方法。（２）提高雜交結實率和種子數的方法①提高雜交結實率盡可能選取雜交結實率高的品種作母本。選擇通風、光照條件良好、生長健壯無病蟲害的植株作雜交母株，再在這樣的母株上選擇健壯發育良好的花枝進行雜交，及時摘除未雜交的花果。在去雄授粉和套袋等操作過程中，應盡量避免傷及花朵和花梗，尤其是雌蕊。②提高雜交種子數進行不同成熟期的品種間雜交時，應用晚熟的品種作母本，因為往往成熟期晚的種子較早熟的種子充實，生活力高且發芽率也高。授粉時應授予較多的具生活力的花粉，必要時可進行重復授粉。一般雌、雄蕊開花的當天其生活力最強，開花當天授粉效果也較好。（３）提高雜交工作效率在確保雜交質量的前提下，為提高雜交工作效率，可考慮采取下述措施：①對自交不實的母本植株可進行不去雄的雜交，如菊花；②在大蕾期進行授粉；③為省去人工去雄煩瑣的勞動，采用化學去雄；

④采用去花冠去雄法便于操作且可不套袋；⑤用稀釋的花粉授粉可節省花粉用量，以及利用噴霧器授粉等，都能不同程度地提高工作效率；

⑥蟲媒花植物可用尼龍紗罩蓋整株雜交樹，防止天然雜交，可減少對每一朵花的套袋手續。6.6雜種后代的選育與培育通過有性雜交所得到的雜種，僅僅是基因重組的育種原始材料，要使這些材料變成供生產應用的品種，必須對這些雜種材料進行多代自交純化（無性繁殖的果樹植物除外）、選擇以及一系列的試驗鑒定（如品種比較試驗、區域試驗、生產試驗等）。6.6.1雜種后代的選育一、二年生有性繁殖的蔬菜和某些草本花卉以及多年生無性繁殖的果樹和木本觀賞樹木，其雜種后代的選擇方法有較大的差異，下面分別予以介紹。（１）系譜法最常用的雜種后代選擇方法。這種選擇法應用于自花授粉植物的雜種后代，其一般工作程序和內容如下（圖6.6.1）。①雜種Ｆ1

分別按雜交組合播種，兩旁播種母本和父本，以鑒別假雜種和積累Ｐ１遺傳變異的資料。每一組合播種幾十株。自花授粉蔬菜品種間雜交的Ｆ１及異花授粉自交系間雜交的Ｆ1

性狀表現都整齊一致，只根據組合表現淘汰很不理想的組合，中選組合內一般不進行株選，只淘汰假雜種和個別顯著不良的植株，其余的植株按組合采收種子。由于隱性的優良性狀和各種基因的重組類型在Ｆ1還未出現，故對組合的選擇不能過嚴。有性繁殖的草本蔬菜及花卉雜種后代的選擇多系雜交的F1及異花授粉蔬菜品種間雜交的F1的選擇，與自花授粉作物單交的F2相同，不僅播種的株數要多，而且從F2起在優良組合內就進行單株選擇。②雜種F2

將F1植株上的種子按組合分別播種。F2是性狀強烈分離的世代，這一世代種植的株數要多，尤其是數量性狀，以保證F2能分離出育種目標期望的個體。理論上F2的種植株數可作如下估算：若控制目標性狀的基因為一對隱性基因，且具相對性狀的親本基因型為純合時，F2出現具有目標性狀個體的比例為１／４；若控制目標性狀的基因為一對顯性基因，則F2出現具有目標性狀個體的比例為３／４。若控制目標性狀的隱性基因為r對，顯性基因d對，而無連鎖時，則F2出現具有目標性狀個體的比例為：當概率為a時出現１株具有目標性狀個體所需種植的株數要滿足：即至少種植的株數應為：上式中，n為F2需種植的株數；a為具有目標性狀個體出現的概率；p為F2具目標性狀個體的比例。假設目標性狀由３對主效基因控制，基因又不連鎖，為保證有99％的概率（a＝0.99）出現１株符合目標性狀的個體，則F2種植株數應為：也就是說，F2至少應種植495株。一般在育種的實際工作中，由于受到各方面條件的限制，難以種植太多的株數，但每一組合的雜種F2種植株數不應少于幾百株。株數太少，理想個體可能分離不出來，在下述情況下F2群體應較大些（每一組合1000～2000株）：育種目標要求的性狀較多或連續時；某些目標性狀是由多基因控制時；多系雜交或遠緣雜交的后代；優良組合的F2

。在育種工作中，應預先根據選育目標和F2以及后續世代可能種植的總株數，擬定配制的組合數和選留的組合數。對F2先進行組合間比較，淘汰一部分主要性狀平均值較低而又沒有突出優良單株的組合，從入選的優良組合中選擇優良單株。適當播種對照（標準品種）品種，據此選擇優良單株。

F2的株選工作至關重要，是一個關鍵的世代。后續世代的表現決定于F2入選的原始單株。選擇得當，后續世代的選擇可續續使性狀得到改進提高，否則后續世代的選擇難以改進提高。因此，F2的選擇要審慎，選擇標準也不要過嚴，以免丟失優良基因型。因顯性效應和環境條件影響，對數量性狀，尤其是遺傳力較低的性狀（如產量、營養成分含量等）不宜進行選擇。而主要針對質量性狀和遺傳力高的性狀（如植株生長習性、產品器官的形態色澤、成熟期等）進行單株選擇。在入選的優良組合內多選一些優良單株，但也不宜過多，否則會影響后續世代的工作量，一般入選株數為本組合群體總數的5％～10％，次優組合入選率可適當少些。原則上下一代種植的株系數可多些，而株系內的株數可少些。異花授粉品種間或多系雜交的F2，如果屬于同一組合的株系較多，可根據株系表現選留少數優良株系，再從中選擇較多單株繼續自交留種。③雜種F3

F2入選優良單株分別播種一個小區，這樣每一單株的后代成為一個株系，每一株系種植幾十株。每隔5～10個株系設一對照小區。從F2選出的優良單株內，有些可能是多數性狀符合要求，但還有一些性狀沒有達到目標水平；有些可能表面看來各性狀都符合要求，但其后發現有些性狀屬環境飾變，不能遺傳或繼續分離而未能穩定遺傳。所以F2和后續世代的培育選擇任務是在繼續進行株系間和個體間比較鑒定的基礎上，迅速選出具有綜合優良性狀的穩定純系。F3也是對產量等遺傳力低的數量性狀開始進行株系間比較選擇的世代，故從F3起要注意比較株系間的優劣，按主要經濟性狀和一致性選擇優良株系，然后在入選株系內針對仍出現分離的性狀進行單株選擇。入選株系可多些，每一株系內入選的單株數可少些（每株系內一般入選6～10個單株），以防優良株系漏選。如在F3

中發現較整齊一致而又優良的株系（此情況較少見），對于自花授粉作物可去劣后混合留種，下代升級鑒定；對于異花授粉作物則在去劣后進行人工控制的株系內采取株間授粉，然后混合留種。若在決定淘汰的株系內發現個別單株表現突出，也可選留，但不宜過多。④雜種F4

F3入選優良單株分別播種一個小區，每一小區，即每一單株后代又成為一個株系（系統），來自F3同一株系（即同屬于F3一個單株的后代）的F4株系為一株系群，同一株系群內各株系為姐妹系。不同株系群的差異往往較同一株系群內姐妹系的差異為大，各姐妹系的綜合性狀往往表現相近。因此，F4應首先比較株系群優劣，從優良株系群中選擇優良株系，再從優良株系中選擇優良單株。

F4的小區面積應比F3大。每小區種植約60株，設兩次重復，以便較準確地比較產量、品質和抗病性等性狀。F4中如開始出現主要經濟性狀表現整齊一致的穩定株系，那么優良株系可以去劣后混收，升級鑒定。優良穩定的株系群中若各姐妹系表現一致，也可按株系群去劣后混收，升級鑒定。這樣選得的品種較同一株系選得的品種的遺傳基礎廣泛，對異花授粉作物還可防止生活力衰退，有可能獲得較高的產量和較強的適應性。F4升級鑒定的株系內發現個別特優的單株可以繼續單株選擇，下代單播成系，繼續選擇提高。⑤雜種F5

及其后續世代

F4及其后續世代入選的單株分別播種，各自成為一個株系。它們的種植方式和選擇方法基本與F4相似，但小區面積要適當增大，盡量應用可靠的方法直接鑒定性狀。F5多數株系已穩定，所以主要是進行株系的比較和選擇。隨著雜種世代的推進，優良基因型越來越集中于少數優良株系群，而不是停留于分散狀態。在F5后一般以株系群為單位進行比較和選擇。首先選出優良株系群，從優良株系群中選出優良株系混合留種，升級鑒定。同一株系群表現一致的姐妹系，可以混合留種，升級鑒定。如果在F4或F5發現突出的優良株系，可在繼續進行比較選擇的同時，保留一部分種子進行品比試驗，以加速新品種的育成。

F5還不穩定的材料需繼續進行單株選擇，直到選出整齊一致的株系為止。應該指出，純是相對的，即主要經濟性狀表現基本上整齊一致就能為生產上所接受。過分要求純而又純，不但延長育種年限，而且還會導致群體的遺傳基礎貧乏，往往會使其生活力和適應性降低。因此，當得到主要性狀整齊一致的優良株系時，就應停止單株選擇，按株系或株系群混合留種成為優良品系。優良品系經品比試驗、區域試驗和生產試驗等品種試驗程序肯定后，即可成為新品種在生產上推廣應用。常自花授粉、異花授粉的園藝植物雜種后代進行系譜選擇時，需分株套袋防止因雜交而達不到系譜選擇的效果。異花授粉作物除套袋外，還要進行人工自交，才能得到F2

及其后續世代的種子。異花授粉植物一方面套袋自交純化，另一方面又要防止生活力衰退。為了防止生活力衰退，可采用連續２～３代單株自交后，在同一株系內進行株間異交或相似的姐妹系交配。此外，還可用母系選株法，既不套袋，也不人工強迫自交，讓其株系內植株自由傳粉，再從株系內選出優良的單株。該選擇法的選擇效果要比系譜法差，因為它只是根據所選單株的表型來決定，不能控制其所選單株的遺傳背景。（２）混合法這種方法又稱混合－單株法，該法適用于株行距小的自花授粉作物雜交后代的處理。其程序如圖6.6.2。從F1

開始分組合（或不分組合）混合種植，一直到F4或F5

。對于繁殖系數低的園藝植物，如豆類，最初幾代可以把上一代植株收獲的種子全部種植以加速擴大群體。對豌豆和矮生菜豆等直播非支架種類的群體最好能有幾萬株，架菜豆和番茄等支架或育苗種類的群體至少也應有四五千株，有時在F4或F5之前完全不加選擇，但通常是在這些世代中針對質量性狀和遺傳力高的性狀進行混合選擇。到F4或F5進行一次單株選擇，入選的株數約幾百株，盡可能包括各種類型。F5或F6按株系種植，每一株系的株數較少，10～20株，最好設2～3次重復。嚴格入選少數（約５％）優良株系，升級鑒定。這種方法的理論依據是自花授粉作物的雜交后代經幾代繁殖后，群體內大多數個體的基因型已近于純合，在分離世代保持較大的群體。為各種重組基因型的出現提供了機會。此法的優點是：①由于分離世代的群體大，到F4

或F5進行一次單株選擇，不會丟失最優良的基因型，又可以只經過一次單株選擇就得到不再分離的株系。②選擇效果有時不低于系譜法。③方法簡便易行。④大群體處于自然選擇下，易獲得對植物有利性狀的改良。⑤對分離世代長、分離幅度大的多系雜種的選擇效果較好。缺點是：①不同基因型個體的繁殖率和后代成活率是不同的，實際上，經過幾代混合種植后，群體內各種純合基因型的頻率并不是均等的，必然是那些對當時、當地的自然條件和栽培條件適應性最強的基因型占的比例最大。因此，這種選擇法對于那些人工選擇目標和自然選擇目標不一致的性狀，就有在混合種植過程中丟失的可能。②未加選擇地過渡分離世代，后代中存在許多不良類型。③雜種種植的群體必須相當大，選擇世代所選的株數要多（下代的株系數也就很多），所以試驗規模大，如規模縮小，就會使優良基因丟失。④對入選株系的歷史、親緣關系無法考察，缺乏歷史表現和親族佐證，因而株系配合較系譜法難。這種方法往往得到非育種目標的意外優良重組類型。這類園藝植物對雜種的選擇處理與上述一、二年生草本園藝植物有顯著的差別，主要表現在兩個方面：一是由于這類園藝植物多為異花授粉，其品種的遺傳組成也比較復雜，雜交后基因重組，其雜種會出現多種多樣的類型，往往雜種第一代就出現了分離，故選擇就在F1

進行，并用無性繁殖固定下來；二是由于這類園藝植物的生長周期較長，多樣性的性狀不可能在幼年階段全部表現出來，要經過一段生長過程才能逐漸出現，所以雜種植株至少要經過3～5年，甚至10年以上的觀察記載分析比較，才能作出鑒定，故選擇的年限較長。木本園藝植物雜種選擇的一些基本原則和方法如下。木本園藝植物雜種的選擇（１）雜種選擇的基本原則①選擇貫穿于雜種培育的全過程對雜種的選擇應從種子開始，歷經種子發芽、實生苗生長、植株發育、開花結果，直到確定優良單株成為新品系的整個過程，都要根據育種目標進行正確的選擇。②側重綜合性狀，兼顧重點性狀雜種必須在綜合性狀上表現優良，才有可能成為生產上有價值的品種。此外，有些雜種雖然綜合性狀表現一般，但個別性狀如品質等表現十分突出，這樣的雜種材料也應選留，作為進一步育種的材料。③直接選擇和間接選擇相結合雜種實生苗生長早期的某些性狀往往與結果期的某些性狀存在相關，若相關的性狀能早期鑒定分析，就能在結果期之前進行間接選擇。但迄今間接選擇的局限性還較大，因此應著重在雜種進入結果期后的直接選擇。④經常觀察與集中鑒定相結合雜種在生長發育過程中，不同時期有特定的性狀表現，因此，必須經常觀察鑒定，尤其對于所需記載的性狀更是如此。但是如在病害或凍害發生時期以及在起苗期或定植期，根據具體要求進行集中鑒定，更能有效提高選擇效率。（２）選擇方法對雜種的選擇可分為兩個時期，一是結果前（花前）的選擇，該期選擇主要是根據一些表型和某些相關性狀進行選擇，初步淘汰一些表現不良的雜種，以減少雜種數，節省土地和勞力；二是結果期（花期）的選擇，該時期的選擇可以直接根據產量、果實外觀、花的色澤和大小以及其他經濟性狀進行選擇，這一時期的選擇具有決定性的意義。①雜交種子的選擇不同園藝植物種類的種子形態是不同的，一般選擇那些充實飽滿、色澤好、充分成熟、生活力強的種子，種子的特征與未來果實的性狀及花、果特性有一定相關性，要求所選的種子能預示將來是否能發育成具有優良栽培性狀的植株。②雜種幼苗的選擇雜交種子播種后，可以觀察到雜種苗個體間在發芽和發芽勢上的差異。這種差異可由生理上或遺傳上的不同而引起。如果種子發育不良而延遲發芽的，一般可以淘汰，但對于某些由于在遺傳型上具有遲萌芽特性的幼苗則應該選留，因為種子萌芽遲者，一般其實生苗萌芽也遲，它與開花晚的特性呈相關性。晚花類型常可避免晚霜危害，是良好特性，不可輕易淘汰。在幼苗階段應淘汰那些生長弱、發育差、畸形以及感病的幼苗。在移植到苗圃時，根據幼苗的生長情況和形態特征，選擇子葉大而厚、下胚軸粗壯、生長健壯的幼苗，并分等級依次移栽。對特殊優異的小苗應該作出記號分別栽植。此時不能進行過嚴的淘汰。④雜種實生苗的相關選擇為了提高對實生苗的選擇效率，在結果前的生長發育過程中，除了根據苗期直接表現的特征進行選擇外，還必須根據苗期的某些性狀與開花結果期的相關性進行早期選擇鑒定。苗期選擇可為預先選擇有希望的類型、淘汰不良類型提供依據，以減少供選的雜種數量，有利于加強管理和加深研究，提高育種效率。果樹的栽培性狀主要包括這幾個方面性狀，即生長強健、抗性強、產量高、品質好、結果早等。苗期的一些性狀與果樹的栽培性狀有一定的相關性。根據布爾班克和米丘林等人的研究，一致認為早期相關選擇的性狀應是種子大而充實飽滿，干物質含量高，生活力強，發芽勢強；幼苗的子葉大而厚，胚軸粗短健壯，葉大而色深，幼苗生長有力，抗性強；苗期的芽圓形、肥大且飽滿，葉片大、寬而厚，葉色深綠，葉叢密，托葉大，葉柄短而粗；芽大而圓，著生密，緊貼于枝梢上，發育良好；枝條粗壯，節間短，分支較少且均衡，分支角度不大；針枝粗短而有芽，針枝演化比短枝快，枝條充實、成熟度高，莖干粗壯，樹體健壯，樹冠緊湊而開展等。⑤雜種幼樹的選擇從育種苗圃選拔的實生苗定植到育種果園后，就開始對雜種幼樹的一系列選擇。主要包括生長勢、對各種病蟲害的抗性以及其他抗逆性，根據需要還可以鑒定物候期和其他特性。對于一些有特殊性狀表現的單株應加強記錄，作為重點觀測對象。⑥雜種實生樹花期的選擇觀賞樹木的花是主要的觀賞部位之一，因此花期的選擇也是關鍵性的。花期選擇的主要內容包括實生樹初花的年齡，初花期、末花期、單花壽命，花期長短，花型、花色、花的重瓣性，花的大小等。⑦雜種實生樹結果期的選擇開花結果前對雜種所進行的選擇只是淘汰一些表現不良的雜種植株和根據一些相關性狀進行預先選擇。雜種進入開花結果期后，可以對雜種的經濟性狀進行直接選擇，具有決定性意義。此期選擇的性狀主要有花期、花器特征，果實成熟期，果實的外觀性狀和風味品質，生長、結果習性和產量，以及生長勢、抗病性和其他抗逆性等，還包括某些育種目標中提出的特殊育種性狀。經過３～４年研究鑒定，獲得開花期、成熟期比較確切的資料后，就可以反映出單株間在遺傳上的差異。根據不同成熟期將雜種依次排列，在一定的成熟期分期范圍內挑選優級的單株，并與同期成熟的標準品種比較，用來衡量雜種的利用價值，再結合產量、生長勢、抗病性等重要經濟性狀選拔出在綜合