花草育种法在绿化苗木培育中的应用

何利贤，韩 阳

（沧州市市政公用事业服务中心/ 沧州市园林绿化服务中心，河北 沧州 061000）

随着国家经济的高速高质量发展，人们对居住环境和生活质量的要求越来越高，我国花卉事业和绿化事业也随之蓬勃发展。

据研究统计，1997 年我国所有城市的平均绿化覆盖率仅为25.5%，人均公共绿地为5.5 m2，与当时世界上的其他国家相比较，我国的花卉事业和城市绿化事业仅处于起步阶段[1]。在2001 年北京申奥成功的影响下，政府和人民均提高了对改善城市环境的重视程度，园林事业在此期间飞速发展，绿化苗木产业也随之蒸蒸日上，全国的绿化覆盖率、绿地率以及人均绿地占有面积都稳步增长，但仍满足不了人们对生态居住环境的要求和生态城市建设的需求，我国的绿化事业仍与发达国家有着较大差距。产生这种差距的主要原因在于发达国家非常重视绿化苗木的育种工作，以培育更新、更优的品种为目的，不断培育新型苗木，使新品种占领国际市场[2-4]。结合发达国家的育苗经验，应充分利用我国丰富的花卉种质资源开展培育工作，以促进我国花卉产业的快速发展。

1 花草育种法在绿化苗木培育中的应用意义

随着人类社会的发展，工业化进程与自然环境之间的矛盾越来越突出，同时也有越来越多的人认识到人类社会的发展不应以毁灭生态文明为代价。目前污染环境的情况较为严峻，生态系统的退化情况不容乐观，为了更好地实现可持续发展战略，要将生态文明建设策略落到实处，其中重要的一环是打造生态文明城市，优化城市绿化建设，创造更优越的人类居住环境[5-6]。但是城市生态系统复杂，城市绿化的要求并不是单单一种苗木就能满足的，对于不同的城市场景，应根据具体情况选择合适类别的苗木，可以在公路两旁种植抗性强、主干直、耐修剪的行道树，以起到控制车辆扬尘、降低行驶噪声的目的，例如悬铃木、银杏树、樟树、银桦树等；在公园等休闲场合应选择姿态优美的庭荫树和色彩艳丽的花灌木，在拥有观赏效果的同时也起到了净化空气的作用，例如能吸收甲醛的芦荟、吸收二氧化硫的杜鹃和月季、吸收氯气的山茶和合欢等；在写字楼、居民区等地应选择拥有清新香味的苗木，例如荷花等，以达到消除疲劳、放松压力、改善居民心情的目的；有的花卉苗木能分泌出对人体有益的物质，例如桂花散发的香味能够抑制结核杆菌和肺炎球菌，具有抗菌消炎、止咳平喘的效果，有利于支气管炎患者的治疗；桂花、玫瑰、茉莉、蔷薇等花卉产生的挥发油具有显著的杀菌效果；苦楝树可有效杀灭蚊虫[7-9]，以上这些花卉苗木都可在城市绿化建设中发挥独特的作用。但是由于不同种类的植物都有不同的生长习性，其对生长温湿度、气候等自然条件有着一定的要求，而且不同城市拥有的地域条件和自然气候不同，以上花卉苗木并不适用于每个城市的绿化建设，并且随着人们审美水平的提升，现有的花卉品种和苗木种类很难满足人们在不同地区、不同情况下的绿化需求，需要有抗性更高、形态更美、种类更新的绿化苗木品种来满足不同环境地区的需要，解决以上需求要通过花草育种法来实现。

2 花草育种法的内容

传统的花草育种方法包括选择育种和杂交育种，这两种育种方法操作简单易懂，时至今日仍是花卉苗木中的重要育种手段。近年来随着生物技术的研究推进，新的育种方式不断出现，例如花卉诱变育种技术包括化学诱变、航天诱变、辐射诱变，生物育种技术包括组织培养育种、基因工程育种等[10]，新型的花卉育种技术日渐成熟，为花卉苗木的培育工作开辟了新的渠道，提供了全新的思路，可以有选择地培育目标品种，针对性更强，成功率更高，并且有着较为广泛的应用前景。

3 花草育种法在绿化苗木培育中的应用现状

3.1 传统花草育种法

3.1.1 选择育种

我国作为一个拥有五千年历史的农业大国，使用选择育种法历史悠久，关于农作物的选择育种法在很多史书中都有相关记载。在《诗经·大雅·生民》中有“种之黄茂”的言论，意思是在播种农作物时要优先选择色泽光亮、质量上佳的种子，这样才能更好地收获作物；在西汉《汜胜之书》有“取麦种，候熟可获，择穗大强者”的说法，也有“顺时种之，则收常倍”的观点；清代《齐民要术》提出要在肥地选择单穗、分收分存的“一穗传”理念。“一穗传”的育种方法即单株选择法，反映出古人优胜劣汰的选择育种观念，这样一来就可以证明，我国单株选择法的研究要比1856 年维尔莫林提出的甜莱单株选择法早100 多年。从原理上分析，实施选择育种法是利用基因变异进行的，具体方法包括混合选择法、单株选择法、无性系选择法、芽变选择法等。《齐民要术》中曾经提到“其别种种子，常需加锄。先治而别埋，还以所治蘘草蔽窖”，要求将种子田与其他田地分开管理，收割时理应优先收割农田里的农作物，收割完成后要单独存放，避免与其他种子混淆，这是古代人们进行品种提纯复壮的经典操作方法，同时是混合选择法的先行途径，在1867 年德国选种专家仁博也曾提出改良小麦种子质量的混合选种法，但其理论的提出比我国晚1 300 年。

这几种选择育种法的基本原理相同：花卉在自然生长过程中会受到遗传的分离定律和自由组合定律的调控，同种类植株之间互相授粉繁殖，进行染色体重组，而在染色体重组的过程中受到气候、温度、化学药剂、辐射等多种外界因素的影响导致染色体错位、丢失、片段置换，即为基因变异。基因变异的现象也会自发产生，会受到不同的基因调控，这些产生变异的花卉苗木也会表现出不同的性状，例如花卉颜色变化、植株形态变化及植株抗寒性、抗热性、抗虫害性变化，苗木培育员观察并收集这种变异植株，进一步繁殖供人们观赏或使用的植株，优中选优，最终培育出符合人们要求的品种。选择育种法具有操作简单、成本较低的优点，但其同样也有局限性，例如选择育种法并不能创造出新的基因型品种，且各种育苗方法花费的时间较长，选择精确度不高，无法有针对性地培育出最符合人们需求的品种。

3.1.2 杂交育种

杂交育种是一种应用最广泛的育种方法，其还有不同类型的分型，例如有性杂交育种、回交育种、远缘杂交育种、优势杂交育种等，不同杂交育种方法的遗传机制和操作方法都各有差异，最常规的杂交育种方法为有性杂交育种。有性杂交育种是指对不同种类、不同类型的植株互相授粉，进行人工杂交，目的是改善基因之间的互作关系，将亲本的优良性状集中到一个后代身上或产生新的性状，培育完成后，从所获得的杂交后代植株中选择理想植株进行优化培养，育成纯合品种。

并不是任意两个物种都能被当作亲本用于杂交培育，被选做亲本的两个物种必须满足以下4 个特征。第一，两个亲本各组存在可取的优点，两者之间优缺点互补。第二，两个亲本在地理位置上相隔较远。第三，亲本中有一方能很好地适应当地气候和水土环境。第四，两者花期相近。

杂交育种法为传统育种方法中最有效的方法，其将不同种类的植株基因进行重组，与传统的选择育种法相比，杂交育种为新品种的选择与开发提供了更丰富的可能性，因而杂交育种法被广泛使用，例如杂种香水月季是欧洲蔷薇和中国月季杂交而来的新品种，具有花期长、香味清新、易于成活的优点，在全球广泛栽培。中国农业大学和南京农业大学等高校利用常规的有性杂交法成功培育出了上百个全新的菊花品种，并且这些新品种还拥有了传统菊花不具备的抗寒性，能抵抗-35 ℃左右的低温。

3.2 基因工程育种技术

基因工程育种技术又称重组DNA 技术，是从基因角度对植物进行改造，原理是指按照人们的需求将一种或多种植物的基因分离出来，在体外对其重新进行拼接重组，然后转入另一种植物中，使得接受受体的植物按基因规律表达出新的性状。基因工程育种技术从20 世纪80 年代开始应用，在其刚问世的几年中，人们由于缺乏对基因工程育种技术的认识、担心基因工程产物会威胁到现有物种，再加上人们对未知技术的恐惧，基因工程技术在起步阶段发展困难。

随着人们对DNA 重组技术的深入了解，制订了一系列操作规范方法，建立了一批合规的DNA 重组实验室，使得基因工程育种技术在后续几年内发展迅速，例如在我国的新疆、四川、云南等地区种植的传统小麦品种常会受到小麦黄矮病毒的侵袭，使得小麦植株不高、叶片发黄、产量低下，严重影响了小麦产量，造成小麦减产20%～40%，局部病情严重的地区小麦减产高达60%，甚至出现毁种。因此，众多学者围绕小麦黄矮病毒展开了基因工程研究，将外源抗小麦黄矮病毒基因通过基因工程技术导入到普通小麦中，在小麦中构成了几种不同类型的抗源，为选育抗黄矮病品种奠定了基础，对我国小麦生产和世界小麦生产都具有非常重要的意义。目前，基因工程育种技术已成为生物学实验室的一项常规技术，并在医药、农业、食品、环保等领域得到了广泛的应用。基因育种与传统的选择育种和杂交育种方法相比，拥有更高的指向性，可根据人们的实际需要定向培育所需品种，培育效率较高，但成本较高。随着花草育种方法相关研究的推进，基因工程技术也在不断地推进发展，拥有非常好的发展前景和应用前景。

3.3 组织培养育种

植物细胞拥有很强的再生能力，对植物细胞再生能力的研究已经开展了很长时间。早在1902 年，德国著名植物学家G.Haberlanclt 便根据细胞学理论，提出了高等植物的器官和组织可以不断分裂，如果发育条件合适，单个细胞还有机会发育成为完整的植株。基于这一原理，人们运用植物细胞的再生能力培养新的植株，即组织培养育种技术。

外国学者对组织培养育种的研究开展较早，有的学者用草地早熟禾的成熟种胚作为外植体进行培育，成功得到了愈伤组织和再生苗，但目前来看，组织培养育种方法的分化率较低，培育时间较长，仍需进一步寻找更为高效的育种方法。

3.4 诱变育种

传统的育种手法包括选择育种和杂交育种，其都是在亲本性状的基础上进行选择培育的，传统的育种方法虽然可以改良植物的性状或提高农作物产量，但是这种方法仅是小幅度地改善植物的亲本性状，并不能大范围改良植株性状，在多样性的选择上受到很大限制。而诱变技术会大幅改变植物性状，给培育人员提供了一条全新途径，因而在常规的有性培育上发展了航空诱变、化学诱变以及辐射诱变方法等技术。航空诱变的原理是通过微重力、空间辐射、超真空超净环境等作用改变空间条件，这些都有可能导致植物出现多重染色体阶变。

因此近年来利用空间站对植物进行育种的研究非常活跃，国内外都相继开展了相关试验来研究空间条件变化引起的遗传变异，并利用此方式选育新品种，短短10 余年间空间技术育种发展迅速，并且取得了众多研究成绩。

例如中国科学院利用卫星搭载了包选2 号种子，从中筛选出比原品种产量高20%的优质水稻品种；黑龙江省农科院园艺所也利用卫星搭载龙椒2 号辣椒种子培育出了丰产的辣椒品种，产量增加25%～30%。

由于许多观赏性的花卉苗木主要是无性繁殖，多数花卉种类适于辐射诱变，因此辐射诱变育种在培育花卉苗木中意义重大。

早在20 世纪80 年代，我国就开始研究绿化苗木的辐射诱变培育技术，并取得了非常优异的研究成果，例如月季、荷花、菊花等植物通过辐射诱变培育出新品种30 余个：中国农科院蔬菜花卉使用y 射线辐射枝条和种子培育出20 多种新型月季，且提高了月季的抗病能力，极大地丰富了月季的花色和花型，其中还包括一种盛开期花朵呈白绿色的新型月季，其名为“绿星”；河南农科院通过辐射月季成熟枝条和休眠枝条的方式培育出月季新品种10 余个；江苏农科院园艺所辐射月季嫁接苗，培育出复色变异品种“霞晖”；四川省农科院使用辐射月季嫁接苗，培育出优良月季品种7 个。近年来，应用辐射诱变育种法越来越多，但是辐射诱变并不全向良好的方面发展，诱变出现不良品种的概率较高、不良突变率较高，因此关于辐射诱变方法的研究仍需进一步推进。

4 结束语

我国的花卉育种工作起步较晚，绿化苗木育种事业任重而道远，经过多年的研究以及其他国家的培育经验，了解到育种方法在绿化苗木培育上有着巨大的潜力。未来花草育种的发展应站在我国丰富物种资源的基础上，充分考虑育种的方向和目标，认真研究其生物学特性及遗传规律，将多种育种方法相结合，以培育出更多、更优的优秀品种。