6无性系育种

无性系育种 一、无性系育种的概念和现状 无性繁殖（vegetative propagateion）是指没有精子或卵子直接参与的繁殖过程。由树木母体的一群细胞、一部分组织或器官，通过体细胞的有丝分裂，而分化发育成各种组织和器官，直到长成完整的植株。 无性系（clone）是指某一原始母株通过无性繁殖所产生的一群个体的总称 无性系育种（clonal breeding）是相对于有性选育过程而言的。对于易于无性繁殖的树种，从普通林分、人工林分或杂种群体中选出的优良单株，用无性繁殖形成无性系，按育种目标和要求对各无性系进行比较鉴定，评选出最优无性系，最后推广应用于生产。这整个过程较无性系育种。 70年代以来，树木的无性繁殖应用在林木遗传改良上取得了很大的进展，开辟了无性系林业的新阶段。据统计，目前世界上有几十个国家都开展了林木树种无性繁殖和无性系造林的研究。 在阔叶用材树种中，已在人工林和园林绿化中应用无性系的树种有：杨树、柳树、桉树、泡桐、木麻黄、柚木、刺槐、悬铃木、杜仲、榆树、鹅掌揪等。经济林树种有油茶、油桐、漆树、核桃、板栗、枣等 杨树、柳树无性系的应用，在林业生产中已发挥了巨大的作用，是森林树种无性系应用最早取得成效的实例。其原因，一是因为这类树种易于种间杂交，容易获得杂种；二是容易扦插繁殖。通过种间杂交，使显性、超显性和加性遗传效应共同作用，产生杂种优势，利用无性繁殖，固定这些优势，获得最大的遗传增益，并使生产群体的性状稳定一致，以利于提高产量和便于经营。 据联合国粮食和农业组织的统计，当前全世界杨树人工林面积约140万hm2，这个统计尚不包括中国的数据。中国杨树人工林面积已居世界首位。在用材树种中，杨树无性系育种和无性系造林开展的最早，规模最大，也最有成效。这些人工林所使用的无性系，大多起源于黑杨派，即美洲黑杨、欧洲黑杨和它们的杂种一欧美杨。 自 80年代初大规模推广杨树无性系造林以来，在我国黄淮、江淮平原营造工业原料人工林 50万hm2，已具有工业利用规模，使这些原本缺林少村的地区，成为了我国特有的工业原料林基地。 桉树具有速生、丰产和用途广泛等优点，是世界上热带、亚热带地区的重要人工造林树种，造林面积约占世界人工林总面积的15％，近 20年来被广泛用作纸浆原料，经济效益显著，人工造林面积迅速扩大，推动了林木遗传改良事业的发展。 桉树同一亚属内的种间杂交容易，在赤桉亚属内，已有一些优良的种间杂交组合，并已出现一批具有杂种优势的杂种，加之它们大多易于无性繁殖，故枝树的无性系育种和无性系造林在近20多年有了快速的发展，在巴西、南非、刚果和我国南方都取得了显著的成效。 巴西阿拉克鲁兹公司为了最大限度地降低纸浆生产成本，提高单位面积木材产量，他们建立的工业原料林已大规模利用无性系造林。该公司无性系育种的原始材料主要用巨桉与尾叶桉的杂种，用选育出的优良无性系造林，年生长量达到80m3／hm2在高度集约经营条件下，创造了高达120m3／hm2的记录。 巴西目前已建成了最便宜、最高质的纸浆材生产基地，并不断精选无性系组成，获得了最高的遗传增益，把轮伐期也缩短为5～6年。 匈牙利刺槐无性系林经营也很有成效，这个刺槐林面积占森林总面积近1／5的国家，为了提高木材工业利用率和扩大木材出口，选育优良无性系进行栽培，44年生时无性系林的立木材积达到 4 5 4立方米。 荷兰对榆树无性系的选育，成功地抑制了榆树荷兰病的发生，目前，年产榆树无性系10万株以上。 泰国由于引进木麻黄优良形态的雄性实生苗而发展起来的扦插繁殖技术已经商品化。 针叶树种通常扦插生很较难，与阔叶树相比，其无性系造林会受到更多的限制。我国的杉木、水杉和日本的柳杉、扁柏属于针叶树种中少数容易扦插生根的树种。 从表8中我们可以看出，当今各国针叶树无性繁殖已具有相当的规模，特别是欧洲云杉和辐射松规模较大，成效也最显著。 辐射松扦插的再生能力强，这是其他松类树种所不及的。新西兰和澳大利亚的林业研究部门，经过几十年的努力，已解决辐射松的田间扦插技术，这种技术已趋成熟和完善。他们用种子园自由授粉种子培育实生苗，从实生幼苗取插穗进行杆插繁殖，经无性系测定后用于造林；种子园控制授粉的全同胞家系种子数量很少，价格也昂贵，造林成本高，且种苗缺口大，利用无性繁殖，既能保持亲本优良性状，又能提供价格相对低廉的批量苗木。 我国从70年代开始，开展了对杨树、白榆、桉树、刺槐、杉木、木麻黄、楸树、池杉、水杉、湿地松、油桐、茶树、泡桐、和柳树等树种的无性系选育研究。杨树、泡桐、白榆、柳树和刺槐已选出了一批新无性系。并已在生产上应用。 自90年代以来，我国广东、广西、海南一带，桉树的无性系造林规模已达几万公顷，已建成了多家桉树组培苗工厂，同时还建立了桉树优良无性系试管基因库，每年生产桉树无性系组培苗和嫩梢扦插苗达1000万株以上。 可以预期，随着无性繁殖技术的提高，无性系育种将会愈来愈受到重视。 二、无性繁殖的应用及其特点 无性系育种的基础是无性繁殖，无性繁殖应用于森林树种，主要有以下3个方面。 1、在森林遗传学研究中的应用 （1）用于搜集保存遗传多样性，种质资源的保存和转移，将分散在各地的各种基因型搜集起来，保存在搜集圃或基因库中。 （2）试验材料的遗传评价，通过无性系测定，评价基因型X环境互作，估算环境和遗传相关，及幼年和成年相关。 （3）加快繁殖周期以促进育种和遗传测定。 2、在林木改良中的应用 （1）无性系选育是树木育种的一种手段，能使杂合体的基因型材料，通过无性繁殖和无性系测定，形成遗传型和表现型一致的群体，它们不仅继承了母株的加性效应，还继承了母树的显性和上位作用效应，可能获得最大的遗传增益，性状稳定，不产生性状分离。对于用材树种，人们习惯于称为无性系，对于人工栽培的园艺植物或特用经济树种，则习惯称为品种。 （2）通过嫁接扦插等方法营建无性系种子园，用于生产遗传品质经过改良的种子。目前各地建立的针叶用材树种子园，多数是采用这种形式。通过无性繁殖可以缩短树木的童期，提早开花结实，使树形矮化，结实层低，便于管理和采收种子。 （3）植物细胞和组织培养技术，如微体繁殖、原生质体培养与融合等遗传操作手段，在林木改良中的应用已日益广泛。 3、在林业生产中的应用 （1）通过无性系改良而实现无性系造林，生产无性繁殖苗木直接用于造林。在集约栽培的人工林中无性系造林所占的比例正在扩大，一些速生用材造林树种，如杨树、柳树、桉树、杉木、日本柳杉、辐射松、云杉等，无性系育林已成为更新造林的重要方式。这种林分林相整齐，产量高，产品品质一致，便于集约经营和加工利用。 （2）营造生产性林木种子园，促进早结实，多结实，增加种子产量和提高品质。 （3）对于多年生果树、观赏树木和特用经济树种，无性繁殖一直是一种主要的生产繁殖方式。除上述原因外，还可用于繁殖保存一些花器退化，不能产生种子或种子不具生活力的品种、杂种；用于生产脱毒苗，消除病害；嫁接繁殖还可以利用砧木的特性来弥补接穗品种的某些缺陷，或更好地发挥接穗品种的特性。 4、无性繁殖的优越性 综上所述，与实生繁殖比较，无性繁殖在林业中的应用，主要有以下几个方面的优越性： （1）具有获取最大遗传增益的潜力。遗传变异主要由加性和非加性2种方差组成，通过种子繁殖一般仅能控制加性成分，由于无性系不产生遗传分离，可有效利用加性和非加性方差，无性繁殖可能从原株上获取和转移所有遗传潜力到新的分株群体上。无性系选育是对优良基因型的直接利用，是选亲本用亲本，它利用的是基因的加性效应、非加性效应，甚至母体效应在内的全部遗传效应，是指在无性系中表达，所以是增益最大的一种选择方式。像材积生长这些遗传力低的性状，与用种子繁殖相比较，无性繁殖在短期内可能获得高得多的遗传增益。 （2）避免因实生繁殖产生的分化。无性繁殖群体有更大的一致性，可为工业加工生产规格大小、质量、材性上保持均一的原料。 （3）缩短改良周期，在某些情况下有机会从林木改良中快速取得成果。对于易生根树种，只要经过测定证明基因型优良，就可大量繁殖用于生产，即一步到位。一个完整的种子园或树木改良要包括选优、建园、等待开花结实、控制授粉、子代测定和种子园去劣等许多程序。而且每一轮回都需要漫长的时间。无性系选种，特别是利用自然界现有的变异的简单无性系选择，一般只有选择优树、无性系测定和建立采穗圃3个过程。无性系测定不必等到开花结实，所以大大缩短了育种周期。 三、无性繁殖方法 植物无性繁殖的方法种类繁多，但不是所有这些方法都能应用于每一种树种。它受树种的遗传、生理特性和环境条件的影响。森林树种的主要无性繁殖方式，是指扦插、嫁接和组织培养。详见一般植物无性繁殖方法方面的书籍，这里只作简要概述。 1、扦插繁殖（cuttage propagation） 利用植物营养器官具有再生能力、能发生不定芽或不定根的习性，切取茎、叶、根的一部分，插入基质中，使其生根或发芽成为新植株的繁殖方法。 扦插的种类有：嫩枝扦插、硬枝扦插、根插、芽叶插等。影响扦插生根有内在因素和外界环境因素或二者相互影响所致。 影响插条生根的内在因素，主要是指植物解剖结构、生长激素和抑制剂的种类和水平。因树种、种源、家系和无性系的不同，插条生根能力有差别；母树年龄越大，从树冠上部采取的枝条，一般发根困难，而母树年龄幼小或树冠基部的枝条，特别是发育充实、营养物质丰富的枝条，扦插容易生根；硬枝扦插多在秋末冬初，营养状况较好的情况下采条，长度为20cm左右；嫩枝扦插在生长季节进行，长度一般为10～15cm。 影响扦插生根的外界因素，主要是指湿度、温度、通气状况和光照。插壤的物理性质很重要，常用砂质壤土、泥炭土、河砂、像石、珍珠岩等透气性好，保水又不滞水的材料作为基质。插壤的pH值对一些树种生根也有影响。用催根处理方法或使用适当浓度的植物生长调节剂，如吲哚丁酸（IBA）吲哚乙酸（IAA）及萘乙酸（NAA）等，可以促进生根。由于树木生根过程需要一定的时间，插壤的温湿条件又有利于真菌繁殖，因而导致伤口感染和腐烂。用多菌灵等杀菌剂处理插穗，可取得良好的效果。 2、嫁接（grafting） 人们有目的地将一种树木的枝或芽等组织，接到另一株植物的枝、干或根的适当部位上，使两者形成层结合生长在一起，形成一个新的植株，称为嫁接。这个枝或芽称为接穗，承受接穗的植株称为砧木。 嫁接的方法很多，按接穗材料的不同可分为芽接、枝接、根接三大类。根据树种特性、砧木状况及季节的不同，来选择适宜的方法。在经济价值高的园艺植物和特种经济林木的繁殖中，自古以来就使用嫁接方法，在用材树种中，现在也已广泛用于基因型的保存和无性系种子园的营建。与扦插相比较，嫁接技术较复杂，也较费工，但它能繁殖采自成年树木树冠上部的接穗，能提早开花结实，矮化树冠，增强嫁接植株对当地立地条件的适应性，还可作为复壮的手段。 决定嫁接成败的因素主要有：砧木的选择，接穗的选择与贮藏，最适季节的选择，嫁接者的技能，嫁接方法的选用及嫁接后的管理等。从树木本身来看，影响嫁接成活的因子主要是嫁接亲和力。 嫁接亲和力(g rafting affinity）是指砧木和接穗内部组织结构、遗传和生理特性的相似性，通过嫁接能够愈合生长及成活后生理上能相互适应。亲和力低和不亲和现象表现的形式有多种多样：如嫁接后不成活，愈合能力差，成活率低；虽有愈合，但接芽不萌发或萌芽后生长极弱，愈合的牢固性很差，极易断裂等；有的虽能生长但仍有种种不良表现，如生长缓慢、枝叶簇生、流胶流脂、叶片早变色和早脱落、新梢枯萎；有的砧木和接穗生长的不协调，由于韧皮部的障碍，引起接口上部膨大或接合部以下砧木过细或过粗，也有经过若干年后表现出严重的不亲和现象。一些松树的形成层生长不正常而导致不亲和性，症状是砧木的树皮隆起或枯死，1～2年生嫁接株过度的大量产生雄球花往往也是不亲和的表现。以上症状凭实践经验和仔细观察都能识别。 一般地说，亲缘关系越近，亲合力强，同种间或同一无性系间的亲和力最强，这种嫁接组合通常称为“共砧嫁接”或“本砧嫁接”，如马尾松、杉木、板栗、核桃用本砧嫁接的亲和力都很强。 同属异种间的嫁接，亲和力因植物种类而异。如君迁子上接柿、酸橙上接甜橙、山定子上接苹果等都具有很好的亲和力。同科异属间亲和力一般比较小，但枫杨上接核桃、柳衫上接杉木等也可嫁接成活。 3、组织培养（tissue culture）或微体繁殖（micropropagation） 组织培养是利用植物体的器官、组织或细胞，通过无菌操作接种于人工配制的培养基上，通过生物化学和物理环境条件的控制，在一定的光照和温度条件下培养，使之被诱导、增殖，然后再生成为完整的植株。这是当前最新的和报道最多的无性繁殖方法，可作为森林遗传学的一种研究手段，如用于种质的保存和转移，基因转移和广泛的种间杂交，遗传变异体的产生和测定等；也可用于遗传改良材料的快速繁殖和无病毒苗的生产。 目前已有许多树木可通过组织培养进行繁殖。当前，用体细胞胚、茎尖或腋芽作为外植体，都容易获得再生植株，但如何将再生的小植株用简单可靠的方法转移到土壤中去，对于很多树种还未完全解决好。 研究表明，组培主要分为以下几种：阔叶树的 45 ％由腋芽、13％由不定芽、25％由愈伤组织诱导成苗；17％由不定胚形成苗。同样，针叶树分别为 28％、55％、5％、12％，可见由不定芽诱导成苗比阔叶树多。 成功的组织培养繁殖在解决连续培养、小植株的器官发生、试管苗的移栽和移栽后的正常生长等一系列程序方面，要求一定的技术，有时试管苗移到露地苗圃换得有简易的人工气候室来过渡。另外，不同的树中长由不同的问，在家上成本、能源设备的限制，妨碍了它的推广。 综上所述，每一种无性繁殖方法各有其自身的特点，要根据树种特性，因地制宜地选用。 扦插的关键是生根，主要用于易生根用材树种无性系的快速繁殖和试验材料的遗传评价。 嫁接的关键是亲和力，由于成本较高，主要用于难生根树种种子园的建立、遗传资源的保存和园艺植物的品种繁殖。 植物组织培养等生物技术手段，近年来也已成功地应用于很多速生经济树种的繁殖，很有发展潜力，如我国南方繁殖桉树无性系组培苗，已形成工厂化规模，不仅技术已日趋成熟，经济上也已过关。由于组织培养的难易与树种密切相关，一般容易扦插生根的树种，组织培养也容易成功。由于设备条件和生产成本诸因素，当前组织培养在林业生产中只能在有限范围内应用。 四、树木无性繁殖中的非遗传效应 上述各种无性繁殖方式，不管哪一种，都将遇到共同的难题，就是繁殖材料的非遗传效应。从理论上讲，穗条的基因型相同，它们的表现也应当一致，而实际上则出现形态、解剖和生理上的各种差异，引起这些差异的原因很多如供体母株的年龄、采穗部位和其他环境因子等。这些非遗传因素的影响，虽然只对繁当代起作用，对有性后代的遗传没有影响，但这种作用是长期持久的，在林木无性繁殖有重要影响。 树木无性繁殖中的主要非遗传效应是成熟效应（年龄效应）和位置效应。 树木个体发育周期有其阶段性，这种阶段性可从树木的生长形态，器官发育和物质代谢等方面观察出来。从树木生长形态上至少可将树木的发育周期区分为幼年期、成年期、衰老期三个发育阶段。 树木从种子萌发这一天起，就进入了个体发育的周期，也就开始计对年龄。然后开花，大量结籽直至死亡，完成了生命的一轮周期，称为个体发有周期（ontogenesis），在这周期计算年龄的同时，也即随之产生老化。 Fortanlier和Jonkers认为树木有三种形式的老化，即年代老化、个体发育老化和生理老化。兹分述于下。 （l）年代老化（Chronological ageing），是指简单地计算年代或年龄的一种形式的老化。 （2）生理老化（Physiological ageing），这是从物质代谢角度来看待老化而区分的类别。生理老化是指代谢活动上的复杂化。由幼年期较简单的生长过程，进入到复杂的开花阶段（成年期），这是生理老化的开始。以后植物内部产生了越来越多的生长抑制物质，沉淀物质，使植物再生作用减退，生活力降低，直至生长衰竭、组织解体。 （3）个体发育老化（ Ontogenetic ageing）这是指种子萌发到彻底衰老一生中所经历的发育周期。如叶的形状、厚薄、大小、叶序、刺、茎生活力、形成不定根和不定芽的能力、扦插生根的难易程度、花和果实的出现等。在发育期间，上述特征和特性的变化固然随树种不同而有若干差异，但总的说来，都有一定的规律，而且都是以内部发生一系列深刻而有节奏的生理生化变化为基础。 由此看来，三种形式的老化，从林木育种和育苗的角度来看，以个体发育老化与无性繁殖最为密切，无性繁殖中各种麻烦，都与这种老化有关。尤其幼年期与成年期的区分和性质与林木育苗十分密切，它几乎决定了无性繁殖的成败。 幼年期与成年期特性在同一株树上共存 上面我们分开强调了幼年期与成年期的特征与特性。然而对一株大树来说，这种幼年期与成年期截然不同的特征与特性的两个时期，可在同一株大树上共存，这是树木个体发育的有趣方面。树木好似“允许”自己的不同部位，在不同时期达到不同程度的老化。比如不管多大年龄的老树根蘖苗或根桩上的苗条，都是最年轻的。米丘林曾说，树木的根就其阶段性上可以与种子相比。根段和树基这一部分组织中潜伏下来的芽原基，几乎与芽原基形成时的实生苗年龄一样，它们象睡熟了的“种子”一样，潜伏在用皮之中，虽经几十年而不老化。由这些芽原基萌生出的枝条，就象当年实生苗那样同样年轻，有当年幼苗时的一些特点，如山毛榉基部萌生条不开花、冬天不落叶，扦插成活率高；毛白杨是很难扦插生根的，然而利用根萌条扦插，生根比较容易；从柏树上萌出的新技，有着年轻的针叶；刺槐基部的枝条是幼态的，有刺而无花；相反大树上的枝条则是成熟的，有花而无刺。由于树木从实生苗向大树发育不是整株同步老化，而是由基部向顶部、由树膛向外滑逐步老化，这样就形成了一个老化梯度，所以 Fortanier和地Jonkers将树木这种老化现象称为“年老梯度”的老化特点。越是大树顶端，越是大树外线，它们的枝条虽在年龄上是最年轻的，但在阶段上则是最年老的，相反树木的基都（包括根区）在年龄上是最老的，但在阶段上是最年轻的。 成熟效应（cyclophysis）是指繁殖材料的生理老化，很大程度上取决于母树年龄，母树年龄增加，衰老加深，无性繁殖能力逐步下降，生长也随之受到抑制。穗条从母株分离后，经过无性繁殖，各分株的生长发育表现，因原株的成熟度不同而异。 位置效应（topophysis）是指来自母树不同部位的枝条，在形态和生理发育上存在潜在差异，这些差异是受位置的影响产生的。当被扦插和嫁接后，在相当的时间内保持母树分支的原有习性。如采自下部侧生枝条，常有倾斜生长的趋势。杉木用不带顶芽的第二、第三段接穗嫁接，嫁接苗的偏冠率要比带顶芽的高。用二级侧枝比一级的高。 从成年树冠上部或生理上成熟的组织所采取的穗条，或经多代扦插、组培的枝条，往往表现再生能力明显下降，发根困难，生长势减弱等现象。图86为美洲落叶松与西加云杉位置效应对生根率的影响。西加云杉插穗采自不同年龄实生树的顶部，美洲落叶松采自嫁接后约4个月的萌生枝，因此效应减弱。 由此可见，年幼的实生苗穗条具有最好的生根能力，针叶树当年实生苗去顶后，刺激萌生的小侧枝最易扦插成活，树干基部的萌条或不定芽抽出的萌条能保持接近幼态。 除了成熟效应和位置效应外，繁殖材料的粗细，繁殖技术的好坏，嫁接亲和力等都可对繁殖材料造成非遗传性影响。 成熟作用、位置效应、供繁材料的粗细、繁殖技术好坏等因素引起的各种非遗传偏差，我们称之为C效应，C效应只对当代起作用，对后代的遗传没有影响。 五、无性系选育 对于能够无性繁殖的树种，无性系选育是一种简单快速有效的改良方法。因为树木在无性繁殖条件下，所有加性与显性的遗传变异都可立即固定，一般配合力和特殊配合力也能充分地利用。 1、 无性系选育的一般程序 林木无性系选育程序，因树种特性的差异而各有不同，一般地说，可依据原始材料的起点或基础不同，大致归纳为4种类型，如图88所示。 由图可知，林木无性系选育可以通过以下4条途径进行： ①以实生种子园子代为基础； ②以无性系种子园子代为基础； ③以自然界优良表现型或优良种源的子代为基础； ④以自然杂种或人工杂种为基础。 无性系增益一般只限于一个世代，所以必须搜集广泛的基因资源，建立完整的育种系统，使之能保持几个或更多的育种世代。 对于一个稳定而长期的树木改良计划，其先决条件是要有一个宽广的选择基础，据此才能创造出新的和优良的基因型。无性系选择的增益常远超过杂交育种的增益，但值得考虑的是，天然条件下这种增益只能在当代体现出来，为了防止无性系衰退，必须保存多样化的基因库。只有经过无性系测定和区域化栽培试验，并通过鉴定的无性系，才能被允许大量繁殖和应用于生产。 2、阔叶树无性选育实例 无性系育种对杂种起源的多年生植物是很适用的，它能为杂种优势的利用提供最大的可能性。其先决条件是该树种能够经济有效地无性繁殖。因为杂种之所以能比它的亲本优越，是显性、超显性和加性遗传效应共同作用的结果，通过有性繁殖不可能把所有这些遗传效应传递下去并固定起来，只有通过无性繁殖，才能把这些优势全部保存并得以利用。 现以我们进行的杨树无性系育种为例，首先根据育种目的，选配了美洲黑杨（I－69）X小叶杨的杂交组合，实行人工控制授粉，以人工杂种为基础，按以下程序进行了无性系育种工作。 图 为美洲黑杨（I－69）X小叶杨无性系育种程序。 从图可以看出，无性系育种工作，大致可按以下6个进行： ①获得种子或种植材料； ②生产适合的插穗，对遗传力高的性状进行某些苗期选择； ③无性系预备试验，对2～3年生幼林作试验性的初步选择； ④在3个以上地点同时进行区域试验，作杂种生境或基因型X环境交互作用的测定； ⑤对树龄超过伐期 1/2以上的试验林，严格评价选择的无性系：包括表型适应性分析和遗传稳定性分析，生长、干形、抗逆性和材性等性状测定； ⑤通过评选、鉴定，大量繁殖中选无性系用于造林。 3、针叶树无性系选育实例 通常针叶树无性繁殖比实生苗成本高，只有在无性系选育能带来更大的遗传增益或是种子稀少、不能满足对苗木数量的需求时，才值得在林业生产中应用。 在针叶树长期的改良中，有性繁殖是整个方案中的主要手段，无性繁殖则是一种补充或发展。在种源选择或优良表型选择的基础上，采用优良种源的实生苗，种子园中自由授粉或控制授粉的优良家系实生苗为基础材料，经过无性系测定，筛选出优良无性系，将成百上千的无性系混合体分为若干组，进行多系混合造林。当前，欧洲云杉和辐射松的无性系选育规模较大，成效较显著，下面作一简述。 在德国，自1968年以来，对欧洲云杉进行了5个繁殖周期的改良，已经选出55000个无性系，其中1／3当前仍在繁殖使用。其原则是保证育种群体的遗传基础在早期不致有太大变化的前提下，使育种成果迅速被实际应用。 图中左图从上到下表示5个繁殖周期中遗传增益的增长情况：曲线1表示普通欧洲云杉和西加云杉林分；曲线2表示通过优良种源选择，增益可比一般林分提高 20％；曲线 3表示从优良种源中选优，建立无性系种子园，增益可再提高10％，连同种源在内共为 30％；曲线4表示通过控制授粉，选择最优全同胞家系子代，并经过无性系测定，则增益可提高20％，连同种源在内共为 40％；曲线 5表示从欧洲云杉与西加云杉杂种优良子代中，经过无性系测定，则增益将在40％以上。 六、无性系育种中应注意的几个问题 在无性系改良中应注意以下几个问题。 （一）采用多系造林，以防遗传基础变窄 无性系经测定后就去造林，仍有许多问题要解决。首先是遗传基础变窄的问题，育种家力追求某一目标（如速生），不断从大量树木中挑选生长最快的少数单株，然后组成生产群、这样一来原来是基础丰富的遗传性变窄了，成了少数几个基因型的群体，这对抵御病虫害的侵袭和气候条件的骤变都是不利的。为了解决这一问题，就应选择几十甚至几百个无性系混合造林，以维持足够的遗传变异。 但无性系数目过多也会带来配置上的困难，因而许多国家在无性系造林时规定了无性系数目。瑞典林业部规定每块林地至少应用30—120个无性。，联邦德国规定欧洲云杉为50—100个，而美国Libby教授则认为7—30个无性系作为1个生产性人工林的安全数目就可以了。无性系数目多少取决于很多因素，如轮伐期长短，栽植面积大小，不同无性系间配合性以及寄主和病虫害间的关系等。例如轮伐期很短，要求严格整齐的林产产品，则以单一的无性系配置为合适；反之，轮伐期长，不考虑疏伐、寄主基因型和病虫基因型有专一位，交叉感染严重，则以多无性系混合为好。 无性系的多少还取若干栽植面积的大小。大面积的单一人工林，可能是灾难性的；小面积（几亩或十几亩）的单一人工林，问题就不甚严重 除了规定最低无性系数目外，各无性系在林地的配置也是必须考虑的问题。一般认为，分无性系小面积营造纯林，各无性系插花式安排较好，不宜用多无性系随机混合造林。 （二）优村取样材料的幼年性与一致性 无性系改良最大优点是保持优树为优良特性，特别是那些质量性状或遗传力高的性状，如冠型、干型、分枝型、木材密度、物探、抗性等。然而这种繁殖方法有一缺点，就是对优树取样材料稍不注意，就会引起优树幼年性与一致性的损失。因为无性系后代的生长是取样母树该部位原材料生长的继续，如取样材料是水平枝或下垂枝，就会造成后代的位置效应；如取样材料进入成年时，就会造成熟效应。这都会影响无性系改良效果。目前有效地克服方法不多，不能根本解决问题。主要克服方法如下： （1） 干基或根系萌生条扦插繁殖复幼法 法国和巴西在桉树无性系育种中已采用过这种方法。通常用成熟桉树树冠上的1年生枝条扦插是难以生根的，但40年生枝树砍倒后树桩上萌发的枝条就有较好的生根能力。我国用杉木的伐桩萌条、毛白杨留根苗做插穗都有返童复壮的效果。在毛白杨上采用的挖取幼树根段，人工促萌再用根出条嫩枝扦插繁殖成无性系。 （2） 重复修剪复幼法 萌发枝离根区越近，生理老化进程越慢，随着年龄的增长，枝梢与根系之间的距离增加，重复修剪可缩短这一距离，使母树处于矮化状态而复幼。在辐射松、桉树、柳杉采用此技术均取得了成功。 （3） 连续扦插复幼法 由老龄树上取得的插条扦插生根率虽低，但少量生根成活后的个体以后再多次连续扦插，生根率可以不断提高。在桉树上证明，取伐桩萌条扦插生根率为8％，用这些苗再扦插，生根率提高到65％。 （4） 幼砧连续嫁接复幼法 就是把老龄幼树一年生新梢嫁接到幼龄的砧木上，以后连续多次继代进行这种幼砧幼穗嫁接 最后老龄树的新梢就获得了生根能力。进行这种嫁接时，接穗要尽量小些。 （5） 用组培诱导复幼法 任何树种老龄树冠上的枝条扦插都难以生根，而且生根苗有明显的倾斜性。但如果对它们进行组织培养，就能使这些缺点得到克服，变得易于扦插繁殖。法国人有人把90年生红杉的穗条接至幼龄株上，再取这种枝条组培，经几次继代培养后，所得的苗木生长较快，且直立苗的百分率增加，生根性也得到了改善。 （6） 激素处理结合组织培养复幼法 这是近年一些欧美国家克服老龄入选优树不能无性繁殖的最新技术，即先用一定浓度的生长物质如6BAP对嫁接在实生苗上的老龄接穗进行1次或多次处理，直到这些植株的休眠芽或针叶短枝（针叶束）中萌生出幼态的新梢后，把这种幼态新梢用于组培，由此得到的组培苗就有返老还童的特征，其穗条的扦插生根率比原株高得多。现在在花旗松、红杉、火炬松、南洋杉等多种树种上，采用此法均获得良好的效果。 这些材料是否真正复幼，尚无法证明，采用这些技术往往需要较长的时间和较多的物力。在推行无性系造林时，转而采用在树木成熟前对优良个体进行早期选择，利用幼龄未经测定的材料进行无性繁殖。 （三）在试种中测定，在测定中选择，是无性系改良的合理程序 一般程序是优树初繁材料获得以后，就进行无性系测定，最后进行造林，这按部就班的程序，要占去大量的时间，最简单的解决办法是经短期测定以后，将中选的无性系就投入试种造林，实行边繁殖、边试种、边测定、边选择的办法。联邦德国对欧洲云杉采用的不断选择补充、反复测定、不断更新造林的程序，为我们解决这一问题提供了范例。 （四）选育杂种无性系造林，是无性系改良的努力方向 这是将无性系改良的增益发挥到最高水平的最好形式。选育杂种F1进行无性系造林，既利用了无性繁殖的特长（非加性效应的利用），又使杂种优势得到长期利用。意大利杨树研究所从美洲黑杨X欧洲黑杨组合中选育欧美杨杂种等，针叶树中象南朝鲜选育的刚松X火炬松杂种，都是经过这二步程序，就使它们的杂种优势超出了一般的水平。 所以把无性繁殖和有性杂交结合起来，发挥两个积极性，这正是我们的努力方向。 PAGE 12