CN106342677A - 一种多系杂交育种方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多系杂交育种方法，属于农业育种技术领域。本发明多系杂交育种法是将具有不同优势性状的不同亲本的接穗同时嫁接于同一植株的不同砧木上，创造一个具有1-N个优势性状的多亲本的内源环境，然后再利用所述内源环境中产生的优质配子开展有性杂交育种。本发明可创造更优、具2至多个综合优良性状的后代的新育种方法，创立一种新育种法；解决常规杂育种一次杂交只能引入两个亲本基因的缺陷，又同时克服引入多个亲本基因如复合杂交的育种年限过长的问题，可一次导入多个亲本基因，缩短导入多个亲本基因的育种年限；获得更多的性状分，提高育种效率。

Description

一种多系杂交育种方法及其应用

技术领域

本发明公开一种多系杂交育种方法及其应用，属于农业育种技术领域。

背景技术

中国以世界上7％的耕地承担着养活世界上22％的人口的重任，人多地少的国情使得粮食安全问题一直困扰着中华民族。培育具有高产、优质、抗病、适应性广的良种是中国粮食安全的出路。一直以来，我国非常重视良种的培育，从传统的常规杂交系统选育到新兴的分子标记辅助选择的转基因育种，育种技术遂渐进入了现代多样化阶段。但由于转基因育种还处于起步阶段，安全性能未知、技术尚未成熟，现阶段依然是以杂交育种为主，其它育种为辅的局面。杂交育种分为无性杂交育种和有性杂交育种(常规杂交育种)。有性杂交育种又称组合育种，它是通过人工杂交的手段，把分散在不同亲本上的优良性状组合到杂种中，对其后代进行多代培育选择，比较鉴定，以获得遗传性相对稳定、有栽培利用价值的定型新品种的育种途径(曹家树和申书兴，2001)。有性杂交的方法有近缘的种内杂交和远缘的种间、属间杂交，近缘杂交比较容易，远缘杂交困难非常大，容易造成杂交不孕。因此，目前的绝大多数作物良种都是通过近缘杂交获得，它们之间的遗传差异越来越小，很难再获得突破性的进步。无性杂交实际上就是嫁接，它不受亲缘关系限制，选择杂交亲本的范围比有性杂交更广泛，遗传基础更复杂。远缘有性杂交的结实率较低，获得良种的可能性很小；远缘嫁接又不能直接得到具有稳定遗传的后代。

现有技术中比较常见的传统杂交育种为常规杂交育种，所谓常规杂交育种就是将不同种群、不同基杂因型个体间进行杂交，并在其杂种后代中选育出所需品种(系)的方法。杂交育种内容包括：种内杂交、远缘杂交、回交与杂种优势的利用。从其杂交方式，可分为：成对杂、复合杂交、回交、多亲本混合授粉、自由授粉。成对杂交指只有两个亲本参与的杂交。复合杂交是指两个以上的亲本的杂交，但通常要通过两次或两次以上的杂交才能完成，从生长周期上，要完成两个以上的生长周期，才能成完成复合杂交。例如三交(A×B)×C，先完成A×B杂交，再种植F1代种子，再由F 1个体与C杂交(F1×C)，以此累推得到不同的四杂(〔(A×B)×C〕×D)、双交(A×B)×(C×D)……，其特点是经多轮的多交，育种周期更长。多亲本混混合授粉指以一个以上的父本品种花粉混合给一个母本品种的方式，其特点是：其后代是多个杂种的混合群体，个体间是单杂个体。常规杂交的的特点是，每个一种子的生长周期内均为单杂，只含有两个双亲的基因。该育种方法是专统的、常规的木薯杂交育种方法，其特点是每一个物候生长周期内只能完成一次杂交，其后代均为单交个体。复合杂交虽可使其后代具多个双亲的基因，但其每一次杂过程依然是一次单杂，且育种年限大大延长。

现有技术中还常使用嫁接杂交来育种。嫁接杂交：是指通过嫁接技术来诱发幼龄植物产生遗传性变异，进而培育新品种的一种方法。最常用的是蒙导法，具体是指，将接穗嫁接于带生长枝稍的钻木上，成活后，不让嫁穗长叶或摘除大部分叶片，打顶等，诱导接穗长腋芽，以腑芽为繁植对象，进行选育种。一般不被认为是有性杂交。嫁接杂交的缺点：以腋芽为选育种对象，后代过个体较少，另一方面其后代退化明显，多显示野生性状，其后代杂种优势不明显。

发明内容

根据上述另领域的需求与不足，本发明公开一种多系杂交育种方法，本发明方法解决常规杂交育种一代只有2个父、母本，本发明可同时进行多个父母本共存干扰的有性杂交育种，利用其内源激素的互相影响和内源物质及遗传信息的交换，产生更复杂的配子产生环境，为有性杂交后代具更多不同基因型的个体，可有效提高杂交育种效率，利用多系杂交育种法，开创一种新杂交育种途径方法，为作物育种提供一种新方法。本发明适用于所有植物育种，尤其对基因高度杂合的作物，如木薯、马铃薯、甘蔗等，具有更好的育种效率，使杂合体之间更易获得优良后代。

本发明的技术方案如下：

多系杂交育种法，其特征在于，所述方法将具有不同优势性状的不同亲本的接穗同时嫁接于同一植株的不同砧木上，创造一个具有1-N个优势性状的多亲本的内源环境，然后再利用所述内源环境中产生的优质配子开展有性杂交育种。

所述有性杂交育种为桥式株间杂交和/或桥式株内杂交。

所述嫁接包括根、茎、叶和/或细胞质接入的嫁接。

所述多系杂交育种法可以是2系、3系、4系、5系或多系(N系)杂交育种法。

所述多系杂交育种法可以是2苗2系、3苗2系、4苗2系.....N苗2系；3苗3系、4苗3系.....依此类推至N苗N系的杂交育种法。

所述多系可分环境系和目标杂交系，所述环境系负责创造某一环境的物质基础，可间接参与所述目标杂交系配子的杂交育种；所述目标杂交系是在所述环境系创造的环境下产生的配子作为杂交对象，直接参与杂交；所述环境系也可直接参与杂交，也可间接参与所述目标杂交系杂交。

在所述环境系中，同砧木一致性的接穗为保持系，所述环境系采用2-N枝嫁接入，所述目标杂交系采用单枝嫁接接入。

所述有性杂交采用非首个生育期或先嫁接后种植，成活后的生育期，进行杂交育种。

上述的多系杂交育种法，其特征在于，按顺序包括如下步骤：选地整地、种植管理以获得符合嫁接要求的植株、杂交父母本的嫁接以形成优势性状的内源环境、采用桥式株内杂交和/或桥式株间杂交育种。

上所述多系杂交育种法的应用。

本发明多系杂交育种法(简称多系育种法)是以多个不同亲本为接穗，同时嫁接于同一植株的不同砧木上，创造一个多亲本内源物质交流的复杂环境或创造1-N个优势性状的内源环境，利用该环境中产生的优质配子，开展有性杂交育种的一种育种新方法。本发明多系育种法既可以在株内和株间进行杂交，又可以用多系育种法中的配子同非多系育种法的配子进行杂交。本发明多系育种法的核心是利用1-N个优良性状的集中优势环境，产生该内源环境的优势配子进行杂交，选育后代具多个亲本性，因而称为多系杂交育种法或多系育种法，又由于其利用内源环境对配子的影响进行杂交育种，也称多系内源环境杂交育种法或简称环境育种法)。本发明的嫁接是指广义嫁接，包括根、茎、叶等器官及细胞质等接入的嫁接，本发明实施例中仅以常规的陕义嫁接为例予以说明，但其理相同。

本发明多系育种法根据接穗的品种不同，可分为2系(图1、图8、图9)、3系(图2、图5、图6)、4系(图3、图4、图10、图11)、5系(图7、图12)和多系(N系)杂交法；根据接穗的数量与品种的不同，可分为2苗2系(图1)、3苗2系(图8、图9)、4苗2系.....N苗2系；3苗3系(图3)、4苗3系(图5、图6)......N苗3系，依此类推至N苗N系的杂交育种法。

根据接入品种的作用不同，可分环境系和目标杂交系，环境系负责创造某一环境的物质基础，多间接参与目标系配子的杂交育种。在环境杂交系中，同砧木一致性的接穗，定义为保持系(图1-图9中的A)，保持系在多系育种中是不可少的。目标杂交系则是在该环境下产生的配子作为杂交对象，是多系育种法的直接参与者，而环境系既可直接参与杂交，也可间接参与目标系的杂交。

本发明方法既包括了细胞间的遗传信息的置换及不同品种内源物质的交流，使遗传物质的环境产生很大的变化，使活力优势花粉因环境的变化，而产生不同优势花粉，又包含了常规的杂交育技术。本发明既是常规杂交育种与嫁接杂交的融合的一种新育种方法，又是对二技术创新、发展，典型代表为桥式多系杂交法(多系环境育种法)

本发明解决了常规杂育种一次杂交只能引入两个亲本基因的缺陷，又同时克服引入多个亲本基因如复合杂交的育种年限过长的问题，可一次导入多个亲本基因或多个亲本的内源物质环境，缩短导入多个亲本基因的育种年限。本发明遗传后代的配子类型主要受两因素的影响，一是父母本的基因型；另一个父母本的内源环境和内源物质基础，本发明主从父母本的内源环境和内源物质基础的角度进行育种。

多系育种法—将多个亲本同时嫁接于同一亲本的同一植株的不的钻木上，管理嫁穗，创造一个复杂的内源物质环境，在该环境中产生的配子，进行杂交育种。本发明从其接入品种枝条数的不同，可分为均衡多系杂交和非均衡多系杂交。其中非均衡多系杂交育种法及桥式多系杂交法为本发明的核心方法和典形代表。

本发明多系育种法巧妙地把嫁接技术应用到经典的有性杂交育种方法上，即可以实现近缘杂交也可以实现远缘杂交，即是对经典“有性杂交育种法”的继承、又克服了“有性杂交育种法”中远缘杂交不孕，取长补短，是育种技术领域的突破性进步。

内源环境的物质积累，对配子具有影响力，通过选择性嫁接，创造1-N个优势性状的内源环境，目标杂交系的非优势性状会因嫁接形成的某优势性内源环境，而诱发产生表达该内源环境优势某性状的配子，并具遗传性。

本发明中对易获得所需的苗数的植物可截除顶部后，留合适的苗数即可，对不易获得多数苗的作物，可采用药物处理。木薯在种植时，采用药物点腋芽，然后种植，或出苗后结合打顶留苗可获所需苗数。

本发明多系育种法从接入品种枝条数的不同，可分为均衡多系杂交和非均衡多系杂交。其中非均衡多系杂交育种法中桥式株内杂交和桥式株间杂交为本技术的核心方法和典形代表，详解见附图。图中A至E为不同品种代号，其中图1中A记为A₁，图2中A记为A₂，依此类推；B、C、D和E的标记法与A同)，B₃×C₃、C₃×D₃、B₄×C₄.....为均衡多系杂交；(A₁、A₂、A₃或A₄)×D₃、(A₁、A₂、A₃或A₄)×(C₂、C₃或C₄)、(A₁、A₂、A₃或A₄)×(B₁、B₂、B₃或B₄)、(B₁、B₂、B₃或B₄)×D₄、(C₂、C₃或C₄)×D₄和B₅×C₅……为非均衡多系杂交育种；随着接入更多系不同品种，依此类推。B₄×C₄桥式株内多系育种法，B₅×D₆为桥式株间多系杂交法，后两者是本发明多系育种法的典形代表。

以木薯为例，采用的桥式株间多系育种方法为(详见图10、图11)：以XX048(高产品种)为保持系种植，在一株内再选1-N个具高产性状的木薯品种，采用双枝嫁接入，形成高产性状的优势性状内源环境，目标杂交系采用单枝嫁接接入GR891(高淀粉含量，相对低产品种)；另一株也以XX048为保持系种植，再选1-N个具高产性状的木薯品种，也采用双枝嫁接接入，形成高产性状的优势性状内源环境，另一目标杂交系也采用单枝嫁接接入SC9(高淀粉含量，相对低产品种)，桥式株间多系育种为GR891与SC9杂交，选育后代。桥式株内多系育种为以XX048为保持系种植(见图12)，在同一株内再选1-N个具高产性状的木薯品种也采用双枝嫁接接入，形成高产性状的优势性状内源环境，在同株内再嫁接入GR891与SC9各一枝，采用株内GR891与SC9株内杂交，选育后代。

嫁接和杂交时期

多系育种法适用于大多数作物及不同生长周期的作物，既适用有短期作物，又适用于长期作物，可根据各作物的生长特点，选择合适的嫁接时间和杂交时间。大部份作物，嫁接后的第2个生育期及其之后的生育期进行有性杂交较适宜。首个生育期的保持系在嫁接前生长时间较长，具有较多内源物质积累基础，而其它接入系的物质积累较少，内源环境尚未稳定，不能发挥环境系应有的影响力，因而采用非首个生育期进行杂交较为宜。对于少数短期作物，也可采用先嫁接后种植模式，可采用首个生育期进行杂交育种。

常规杂交育种(有性杂交育种)就是将不同种群、不同基因型个体间进行有性杂交，并在其杂种后代中选育出所需品种(系)的方法。有性杂交可以使双亲的基因重新组合，将双亲控制不同性状的优良基因结合于一体，或将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累起来，产生在该性状上超过亲本的类型或形成各种不同的类型，为选择优良品种(系)提供丰富的材料。本发明多系育种通过嫁接接入，利用复杂的内源环境产生的配子，进行有性杂交，它本质上是一种有性杂交，继承了常规杂交育种的各种原理。常规杂交育种的各种原理，同样适用于多系育种法。

本发明多系育种法，采用多个品种在株内同时嫁接接入，具有嫁接杂交的内源生理环境，具有嫁接杂交的特性。

本发明多系育种法的配子受两个因素遗传影响，一是亲本目标杂交系遗传的影响，即亲本基因型的影响；另一因素是内源环境的影响(本发明中的内源环境就是指植物体内由于各种物质积累形成的微环境，是相对于外部环境而言)，通过选择性的嫁接(多个品种具同一优势性状)接入，创造某一性状的优势环境，在该环境下产生的配子，在遗传上具有表达该优势环境能力趋势的遗传，即环境系可诱导目标杂交系的配子表达环境系能力趋势的遗传。以木薯为例(以下用到应例子称为例5(因为后面举例中也有例1))，图5和图6中A(XX048)为环境系中的保接系，B(SC9)、D(GR891)为目标杂交系；C(SC124)为环境系，XX048、SC124是高产低淀粉品种，SC9、GR891为高淀粉相对低产品种。通过嫁接同具有高产性状的品种XX048、SC124，创造高产性状的内源环境(通过嫁接高产品种获得，这里仅以嫁接XX048、SC124两个高产品种为例，也可同时嫁接多个高产品种，形成高性状的内源环境，也可创造多个性状优势环境，如高产、抗某病虫、不分枝等性状)，目标杂交系SC9、GR891在环境系SC124、XX048的共同的诱导下，将会诱导表达高产配子的能力，并具有遗传性，即在目标杂交系SC9、GR891中产生的配子将会有高产配子，可获得双优配子，即具有高产(嫁接诱导获得)、高淀粉(原有基因遗传获得)特性的配子。

本发明多系育种法既是有性杂交育种与无性嫁接杂交的融合，又是对二者的创新和发展，是具有广泛适应性的一种育种新技术，即适用于基因纯合型作物，又适用基因杂合型作物；既适用于近缘杂交，又适用于远缘杂交。多系育种法既有砧木与接穗间内源物质的交流及细胞间信息的置换，又有接穗与接穗间内源物质的交流及细胞间信息的置换，使有性杂交后更易获得具有多种优良性状的良种。

本发明多系育种法是一种具特色、适合所有作物的育种方法，特别是对基因高度杂合的作物，如木薯、马铃薯、甘蔗等用该法选育，育种效率会出现成倍的提高，这是这些作物育种史上质的飞跃。该方法继承、吸收了常规杂交育种和嫁接杂交育种理论，应用此法开展作物育种工作，可获得突破性的良种。

本发明与现有技术相比具有如下特征：

1、杂交1次可完成多个亲本基因的导入

常规杂交，一般是成对杂交，一次杂交只能引入2个亲本的基因，如果需引入多个亲本基因，必须采用复交，即必须经过2次以上的杂交，方可完成多个亲本基因的导入。多系育种法可1次杂交，就可能引入多个亲本基因，缩短了育种年限。

2、可产生双优配子，提高育种效率

在常规杂交育种中，采用例5中字母代表的品种，不管B、D之间杂交，还是B、D同A、C之间杂交都是单交，其配子仅遗传于单个亲本，都是仅具单个亲本内源环境的影响，因而其仅有遗传单一亲本基因能力，其产生的配子最好为单优配子：①高产、低淀粉或②低产、高淀粉；而多系育种法在例1采用的品种，在图5和图6中B与D产生的配子，具有综合环境系并表达的能力，目标杂交系产生配子将具有双优配子，即高产、高淀粉的配子；同样目标系同环境的杂交即B、D同A、C的杂交，B、D产生的也具有双优配子，而常规杂交育种，B、D同A、C的杂交，仅具双亲之一优良性状的配子，最好为单优配子，反交亦类似。因而多系育种法，具有更高的育种效率。

3、获得更多的性状分离

发明人经过2012-2014年的田间试验，以木薯XX048为自交材料，分别作自交和多系育种法中的2苗2系中XX048自交(环境系为XX048，目标系为华南5号)两个处理，每个处理20株，连续2年。结果在常规自交后代中有16％-28％同XX048性状表现完全一致植株；多系育种法的自交后代中只有6％-11％同亲本性状完全一致的植株。多系育种法自交后代产生与亲本完全一致的植株少，具有更多的性状分离。

本发明的有益效果：

1、本发明大大的提高普通杂交育种的效率，可利用环境系的诱导，使目标杂交系产生双优配子；本发明是一种创新性的育种方法，必为杂交育种带来革命性影响，是一种新育种方法的诞生，对育种影响是巨大的。

2、本发明可一次杂交引入多个亲本的基因，克服常规杂交育种在一次杂交过程只可引入两个亲本基因的缺陷，克服常规杂交育种中采用复合杂交育种周期年限长的问题。以木薯复合杂交为例，要获得同时具有A、B|、C三个品种的基因的后代，复合杂交先A×B杂交(第1年)，获得杂交种子F_AB1；第2年以F_AB1为村料种植，F_AB1×C杂交，获得具三个品种基因的种子；而利本发明可一年获得同时具备三个品种基因的材料，可缩短育种年限；多年生木本材料，缩短育年限更明显。

三、更易获得具杂种优势的后代。本发明采用的桥式非衡多系育种法(环境育种法)，可同时引入多对同一性优良性的互补型品种，一般指2-4个品种为桥(创造某一性状环境，为环境系)，环境系一般各接入2条枝条。再以另一对优良性状的2-4个品种(为目标杂交对象)，一般接入1条枝条，以后者的配子为父母本进行杂交，更易获得超亲本的杂交优势一代。以木薯为例采用桥式多系育种法，以A(XX048)、B(SC124)、C(XX1)3个高产、低淀粉品种(为环境系)，采用非衡接入，以A为保持系(同砧木品种相同的嫁接接入品种为保持系，保持系是必不可少的)，一般接入一条枝条，B、C各嫁接2个枝条；或以A为保持系，嫁接B或C 2个枝条(A与C、A与B预测最好具产量杂交优势)，D(GR891)与E(SC9)为高淀粉、相对低产品种(D与E预测最好具产量杂交优势，D、E为目标杂交系)，在桥式多系杂交育种中，A、B、C创造高产内源环境或物质积累环境，更易诱导D、E中高产基因的表达和在花粉上获得遗传优势，桥式D×E杂交比A×D、A×E、B×D、B×E类单交更易获得超高产、高淀粉2个综合性状的杂交优势后代(见图10-11)

3、本发明多系杂交育种法可获得更多的基因型，获得更多的性状分离。以木薯XX048为例，以XX048为材进处自交，在自交后代中有16-28％同XX048性状表现完全一致植株；采用两系接入法，另一系接入SC5号，XX048自交后代中，只约6-11％同XX048性状完全一致植株。本发明多系杂交育种法，融合嫁接杂交与常规杂交，具有更多的性状分离。

本发明具简单，实用的特点，关键技术

①采用多个品种嫁接接入，在嫁接品种间进行有性杂交。

②本发明中桥式多系杂交育种法是本技术的核心，创造某一性状的优势杂交环境，即嫁接入2-N品种的环境性状(如高产)，利用另一个双亲父母本都不如环境性(如产量一般，但高淀粉性状)的组合，进行杂交。

1、本发明多系杂交中，首个生育期，没有育分发挥环境性状的有效物质积累，杂交效果不如第二个生育周期，最好采用第二个以上生育期进行杂交。

2、本发明是一种创新性的育种方法，融合了常规杂交育种和嫁接杂交的优点，是一种新的育种技术，适用于所有作物，特别适用基因纯合型作物和基因杂合型的作物杂交或自交。

尽管本发明实施例中只列举木薯和红薯的成功的育种以及效果验证的实施例子，但本发明的广义的嫁接包括植物根、茎、叶、细胞等的接入，因而多系育种法可用于分子杂交育种；另一方面，本发明是常规杂交育种的改进和创新，在水稻、玉米、棉等采用常规杂交育种的作物也可采用本方法育种，因而多系育种法适用所有的作物育种。

附图说明

图1为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图2为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图3为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图4为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图5为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图6为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图7为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图8为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图9为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图10为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图11为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图12为多系育种方法-低位嫁接示意图(砧木为A)；

图13为多系育种方法-高位嫁接示意图(砧木为A)；

图14为多系育种方法-高位嫁接示意图(砧木为A)；

图15为多系育种方法-高位嫁接示意图(砧木为A)；

图16为多系育种方法-高位嫁接示意图(砧木为A)；

图17为多系育种方法-高位嫁接示意图(砧木为A)。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

本发明中随机挑选了木薯、红薯进行了多系育种实验，都显示出良好的育种效果。现通过以下实施例呈现其中的育种效果；需要说明的是本发明发明人在申请日之前同时也做过木薯的2苗2系的自交育种试验、木薯的3苗2系的杂交育种试验及红薯的2苗2系的杂交育种试验，并以对应的常规自交或杂交为比较，均取得较好试验效果。

实施例1.木薯的多系育种(6苗4系桥式株间杂交)

选地整地，种植管理，嫁接形成优势高产量环境和杂交育种，具体实施步骤如下：

(1)选地整地

①平整.选择不过分贫瘠、石砾少、无积水、避风或有林段保护的土地，在三月上旬至四月上旬进行种植，种植前1-2个月进行深翻细耙，让阳光对土地进行充分暴晒，杀菌，平整土地；

②开沟.按株行距开沟，犁土深30-40cm，开沟深20-25cm，按株行距1.2米起畦；

③基肥的施用.所述的基肥是每亩用量为500-800kg农家肥、10-12kg尿素和20-25kg氮磷钾浓度≥40％的三元复合肥，充分混合均匀，基肥施于畦中间与泥土拌匀。

(2)种植选用与处理

①试验材料的选择.采用充分老熟、茎粗节密、芽点完好、新鲜、不损伤、切口有乳汁、无病虫的宿根木薯作为多系育种试验材料；将种茎切割成长度30-50cm，试验所需嫁接苗数为6苗，采用激素％氯吡脲用5～10m/L药液点6-8个腋芽眼，凉干后种植，种后畦面覆盖1m宽地膜，地膜四周用泥土压实，确保出苗具所需苗数。

②以XX048为保持系种植1亩，种植密度采用1.1m×1.1m,亩种约500株，SC124、BX1、GR891、SC9各种100株。

③4月份中旬，检查出苗数，并根据嫁接所需苗数定苗，除去多余的苗；对出苗不足6苗的，在离地面5-10cm高度全株统一打顶，根据嫁接设计，留所需苗。

④按常规种植管理；

(3)杂交父母本的嫁接与管理

①在木薯种株高30-40cm或茎粗直大于0.5cm，切口部出现部份木栓化时，进行嫁接，嫁接方式，本实施例中采用的是切接法。

②6苗4系桥式株间多系杂交嫁接接法，通过嫁接集合形成高产量优势性状，选用2个高淀粉、相对低产木薯品种(GR981和SC9)为目标杂交系，选用高产品种XX048、SC124、BX1为环境系，其中XX048为保持系，通过嫁接形成高产内源物质环境；嫁接方法如图10、图11，250株如图10嫁接，250株如图11嫁接。株保持系，仅嫁接1接穗，其它环境系各嫁接2接穗，再嫁接目标杂交系(GR891、SC9)1接穗；最后以GR981和SC9之间杂交选育后代。

③嫁接后，定期除去枮木抽出的芽条，只保留接穗上长出的枝条，其它肥水管理同常规种植一样。

(4)杂交时间的选择，不选用首个生殖期杂交。

①利用宿根，第二年春天回暖时，管理宿根木薯，开花授粉；或在第二年春天回暖后自嫁接口以上15-20cm截上部，各接穗留重新抽出1-2条枝，其余按常规种植管理，等待开花、授粉。

②非热带地区，在12月25日前，在嫁接口以上15-20cm短截，加盖小拱天膜或小拱天膜加地膜保温处理，多雨区域，需开排水沟；

③3月中旬3月底进行放芽，4月份，气温达到16℃以上时，揭开小拱天膜，将每株在每株留芽1-2个，其余理按常规种植管理，等待开花、授粉。

(5)多系育种法所得木薯的效果验证

发明人以木薯3苗2系的多系育种法试验方法和结果如下：

以木薯XX048为保持系种植120株，嫁接方式以3苗2系法(即分别嫁接XX048双枝，另一枝嫁接目标杂交系SC5；另一组嫁接XX048双枝，另一枝嫁接目标杂交系NZ199)每组各接60株，嫁接后，选用第2-3个生殖期进目标杂交间杂交，获得杂交种子后种植，第一年F 1代仅繁殖种茎，选取生长正常200株F1代植株及XX048、SC5、NZ199的种茎，在第二年采用单行5株种植，在12月25日收获，测定5株平均产量；

常规杂交，种植SC5及NZ199各60株，为常规杂交的生长和2系杂交一致，也采用同品种嫁接，嫁接后选第2-3个生殖期进相互杂交间杂交，获得杂交种子后种植，第一年F 1代仅繁殖种茎，选取生长正常200株其F1杂交后代，第二采用单行5株种植，在12月25日收获，测定5株平均产量；

经2013-2014年试验结果如下：

从试验结果可知；在F1代平均产量上、3苗2系法平均产量明显优于常规杂交育种，并获得了3个超大亲本的杂交后代，3苗2系育种法(多系育种法中的一种)体现极高的育种效率。

实施例2.红薯的多系育种(7苗4系桥式株内杂交选育高产紫薯红薯)

(1)选地整地

①选择土壤要求土层深厚、土质疏松、通气良好、无积水、避风或有林段保护的肥沃适土地，种植前1-2个月进行深翻细耙，让阳光对土地进行充分暴晒，杀菌，平整土地；

②垄作起垄方式与规格：按1m分厢起垄(包沟)垄高30—40cm，垄面成小拱形，每垄交叉插双行(行距40—100cm),株距50—120cm，每种植亩600—1200株，起垄时注意按水平方向进行，以防止水土流失。

③红薯为喜钾作物，对氮、磷、钾的要求为2:1:3，宜采用底肥为主，重施钾肥的原则科学施肥。亩施腐熟的厩肥3000—4000公斤，N、P、K含量30％的红薯专用配方肥35—40公斤作底肥，底肥在起垄时施入，如平作，在翻耕时施入，追肥分两次施用，移栽成活后新蔓长5—10cm时追施苗肥，每亩施尿素5—7公斤，对水淋蔸，移栽后50—60天，亩用10千克30％红薯专用肥加硫酸钾5kg结合中耕条施追入。

(2)采用先嫁接后种植的多系育种法

①以龙薯9号为保持系，商薯19号、桂薯96-8为环境系，以越南紫和广紫1号为目标杂交系。

②保持系龙薯9以株行距1.2m×1.2m的规格种植450株，其它试验品种按常规种植，各种100株。

③保持系种植后留主蔓2-4条，当主蔓30-40cm时，进行1-2次打顶，每条主蔓保持侧蔓7-9条，其它各品种按常规管理。

④当保持系各侧蔓30-40cm时，进行嫁接，嫁接方法见图12，保接系、目标杂交系各嫁接1枝条，环境系商薯19号、桂薯96-8各嫁接2枝条。

⑤嫁接后，定期除去枮木抽出的腋芽，只保留接穗上长出的芽条，其它肥水管理同常规种植一样。

(3)种植与管理

①种植时间：根据红薯的生长特点，适时种植。嫁接成活后，接穗长30cm以上时，选带多系嫁接群体(7苗5系)的主蔓3-5节，接穗含5-7节侧短截，作为群体的种植材料，种植材料必须含多系，并通过保持系连通

②种植方式，直插、斜插法均可，要求入土2-3节(仅保持系主蔓入土)，其它嫁接系不入土。并注意抗干旱，预防嫁接接穗死亡。

③种植成活后，定期剪去多余的腋芽，各嫁接接穗保持2-3条侧蔓，并调整好方向，防混长在一起。

④定期检查，除去各系的不定根，保证各品种的物质积累只集中于保持系的根部

(4)杂交时间的选择，一般不选用首个生殖期杂交。

①适时杂交授粉，目标杂交系开花后，对目标杂交系之间正反授粉。其它各系之间也可普助授粉。

②授粉方法按常规红薯授粉，红薯是短期作物，可采用第1个生殖期授粉。收获种子后，按系统育种法进行选育种。

(5)多系育种法所得红薯的效果验证

2苗2系效果验证试验，试验时间为2013年至2014年，以龙薯9号为保持系，一组嫁紫薯品种渝紫薯7号，另一组嫁接广紫1号，各嫁200株，嫁接成活后，接穗长于30cm后，剪苗留主蔓3-5节，接穗各含5-7节(保持完整的2苗2系)作为种植材料种植，亩种450株。开花后用渝紫薯7号与广紫1号进行杂交，获得杂交种子后，先育苗，然后种植，苗长适宜后。随着机选取200株F1杂交后代，各剪取5条枝条，各种5株单行比较试验，收获时，测定5株平均产量。

常规杂交，分别种植渝紫薯7号、广紫1号100株，以亩植600株密度种植，开花后进行杂交育种，获得杂交种子后，先育苗，苗长适宜后，随着机选取200株F1杂交后代，各剪取5条枝条，各种5株单行比较试验，收获时，测定5株平均产量。

试验结果如下表：

从试验结果可知；在F1代平均产量中，多系育种法中2苗2系法为1.34kg，常规杂交F1平均产量为1.16kg，多系育种法平均产明显高于常规杂交育种，多系育种法具有更高的育种效率。

实施例3.乔木类如橡胶等采用高位嫁接的多系育种法(5苗2系桥式株间图13-17)

(1)多数量的嫁接枮木枝条的获得

①选取高产胶水产量(简称高产)、低干胶含量(简称低胶)的橡胶品种A为保持系，选取树龄2年以上植株20株，在离地面30-50cm截断，老龄树在树桩段喷1-2次1-5mg/L细胞分裂素促长更多腋芽长出，或出芽后打顶获得所需苗数。

②留苗8-10条，其它的除去，当枝条茎粗大于1cm时，可进行嫁接。

③选取2个相对低产(相对A胶水产量)、高干胶含量(高胶)橡胶品种B、C为目标杂交系。

(2)嫁接方法及管理

①嫁接方法，10株采用嫁接入4-6接穗保持系为环境系，目标杂交系嫁接2-3条接穗；另10株采用嫁接接入4-6条接穗保持系为环境系，目标杂交系C接入2-3条接穗。

②嫁接后，3-5天检查一次，摘除嫁接口以下抽生的所有腋芽和枝条，仅留接穗抽生的芽条。

③嫁接成活，按5苗2系方式留苗如图16-17，剪去多余的接穗，保持系留4苗，目标杂交系也仅留1枝条(嫁接目标杂交系2-3条接穗是预防嫁接不成活，备用用)，定期检查，剪去嫁接口以下长出的所有枝条。

(3)杂交方式

①重点杂交方式为B与C之间杂交，以B与C为父本，A为母本之间杂交为辅助杂交。

②杂交时间，采用第2个生育周期或第2生育期以上的生育期为杂交时间。

③获得杂交种子以后，按杂交选育程序选育种。

橡胶5苗2系桥式株间多系育种效果理论分析

常规杂交产生的配子类型

品种A：①高产，低干胶含量型(以下简称低胶)；

②低产、低胶型

品种B与C：①低产、高胶型；

②低产、低胶型

多系杂交产生的配子类型

品种A：①高产，低胶型；

②低产、低胶型

品种B与C综合了环境系的优势，产生的配子有：

①低产、高胶型

②低产、低胶型

③高产(环境系影响获得)、高胶(目标杂交系遗传获得)

④低产(目标杂交系品种遗传获得)、低胶(环境系影响获得)

可见B与C都获得了具有”③高产、高胶”的双优配子，因而理论上多系育种法中的B与C的杂交或B、C为父、母本，与多系育种保持系或其它多系育种法交生的配子或与非多系育种间产生的配子的配对杂交，因为B与C都获得了具有”③高产、高胶”的双优配子，利用其做亲本，都具有更好的杂交效率。

以上详细描述了本发明的较佳的具体的实施例。应当理解，本领域普通技术人员无需付出创造性的劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡是本领域技术人员依照本发明的构思在现有技术的基础之上通过逻辑分析、推理或者是有限次的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明权利要求书所确定的保护范围之内。

Claims (10)

1.多系杂交育种法，其特征在于，所述方法将具有不同优势性状的不同亲本的接穗同时嫁接于同一植株的不同砧木上，创造一个具有1-N个优势性状的多亲本的内源环境，然后再利用所述内源环境中产生的优质配子开展有性杂交育种。

2.根据权利要求1所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述有性杂交育种为桥式株间杂交和/或桥式株内杂交。

3.根据权利要求1或2所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述嫁接包括根、茎、叶和/或细胞质接入的嫁接。

4.根据权利要求1或2所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述多系杂交育种法可以是2系、3系、4系、5系或多系(N系)杂交育种法。

5.根据权利要求3所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述多系杂交育种法可以是2苗2系、3苗2系、4苗2系.....N苗2系；3苗3系、4苗3系.....依此类推至N苗N系的杂交育种法。

6.根据权利要求1-5任一所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述多系可分环境系和目标杂交系，所述环境系负责创造某一环境的物质基础，可间接参与所述目标杂交系配子的杂交育种；所述目标杂交系是在所述环境系创造的环境下产生的配子作为杂交对象，直接参与杂交；所述环境系也可直接参与杂交，和/或间接参与所述目标杂交系杂交。

7.根据权利要求6所述的多系杂交育种法，其特征在于，在所述环境系中，同砧木一致性的接穗为保持系，所述环境系采用2-N枝嫁接入，所述目标杂交系采用单枝嫁接接入。

8.根据权利要求7所述的多系杂交育种法，其特征在于，所述有性杂交采用非首个生育期或先嫁接后种植，成活后的生育期，进行杂交育种。

9.根据权利要求1-8任一所述的多系杂交育种法，其特征在于，按顺序包括如下步骤：选地整地、种植管理以获得符合嫁接要求的植株、杂交父母本的嫁接以形成优势性状的内源环境、采用桥式株内杂交和/或桥式株间杂交育种。

10.权利要求1-9任一所述多系杂交育种法的应用。