马铃薯杂交育种技术研究

王 丹， 张志成， 林团荣， 于 卓

(1.集宁师范学院， 内蒙古 乌兰察布 012000； 2.乌兰察布市农牧业科学研究院， 内蒙古 乌兰察布 012000；3.内蒙古农业大学， 呼和浩特 010019)

杂交育种是根据选育目标来选择优良的亲本，经人工杂交将双亲的基因重新组合，并对杂交后代进行筛选与鉴定，选育出优良的新品种。亲本的选配是杂交育种成败的关键，因此，选用双亲基因型差异大、亲缘关系远、配合力强的亲本进行杂交，充分应用杂种优势是增加育种概率的有效途径。目前，杂交育种是主要的品种选育方法之一[1-3]。

马铃薯(SolanumtuberosunL.)栽培在中国历史上已有400多年，世界各国都有栽种[4-5]。2017年，我国马铃薯栽种面积约577万hm2，总产量超过1亿t，居世界首位[6]。李克强总理在2019年2月1日—2月2日在内蒙古乌兰察布市考察时强调：“马铃薯主粮化很有发展，要结合我国‘镰刀弯’地区调减玉米面积策略，研究支持农民扩大栽种品质好、有优势的马铃薯，发展成为大产业，助力脱贫攻坚”。内蒙古自治区主席2019年2月11日到乌兰察布市考察马铃薯发展时指出：要立足马铃薯主粮化方向，深入推进马铃薯全产业链，探索实施马铃薯的种植补贴试点，提升“乌兰察布市马铃薯”品牌的影响力和价值。

选育马铃薯新品种是改善乌兰察布市马铃薯品种单一特性的重要途径，而杂交育种是目前我国乃至世界马铃薯新品种选育的重要方法之一，因此掌握马铃薯杂交授粉技术是提高马铃薯杂交结实率的重要环节，但是目前关于通过改良杂交育种方法来提高结实率的报道较少。因此，本研究将资料查阅和大田实践相结合提出几种切实可行且经实践可明显提高坐果率的杂交方法，为马铃薯新品种选育奠定基础，同时也可给其他马铃薯育种工作者提供参考。

1 马铃薯杂交育种程序

1.1 优良亲本的配制

根据市场需求制定杂交育种方案，明确选育品种的目标性状，选择两个优良的互补亲本对培育新品种至关重要[7]，往往是基于它们的表型性状，如块茎形状，芽眼深浅，皮色和肉色等。马铃薯杂交时部分品种雄性不育，如克新1号，不适合作为父本。但是一个品种是否雄性不育通常需要试验验证。当一个父本与多个不同母本杂交后仍然不能成功，那么这个父本很可能是雄性不育。马铃薯的雌性不育非常罕见，无花或极少开花的品种是很少用于育种计划的。育种方案作为所有可能杂交组合的概述和整个杂交过程的指南，杂交计划里应确定每个亲本的种植株数，温室空间的面积等。杂交计划是配制杂交组合的基础[8]。

1.2 杂交方法

1.2.1大田杂交

大田杂交是杂交常用的一种方式，由于早晨开放的花冠可能会沾有清晨的露水，下午部分花冠就会关闭，为提高杂交结实率，避免被大黄蜂自然授粉，应在10：00时前进行杂交授粉。

1.2.2温室杂交

温室杂交的优点是保护植株不受恶劣天气和害虫等因素的影响，同时可以调节室内的温度和空气湿度。温度和湿度是影响杂交成功至关重要的因素，温度应低于25 ℃，当温度太高时，已授粉的花朵通常会凋落；相对湿度也不应太低，在炎热的天气做杂交时，应适当在温室的地面洒水。若无条件在温室杂交，应选择合适的温度和湿度条件下来进行杂交，可提高杂交的结实率。

1.2.3网室杂交

网室杂交目前是使用上比较方面的一种杂交方式，它既可以缓解温室温度的影响，又可以避免恶劣天气和害虫(主要以大黄蜂为主)等因素的影响。目前在网棚上加一层遮雨布，可以解决杂交后雨水的影响，可通过喷水增加网室的湿度来增加杂交结实率。

1.3 亲本的种植

根据当地的无霜期及杂交方式等情况来确定种植时间，若温室杂交可以适当提前种植。块茎最好播种到容积至少20 L的花盆或桶内，可每年更换土壤从而避免病原菌的传播。

亲本种植时应注意的事项：块茎种植时应做好标记，以防种植位置错误；通过在容器上方放置硬质营养钵的方法抑制块茎的形成促进地上部分生长，促使亲本最大程度的开花，如生成气生薯，将其拔出即可；因温室温度较高，待植株长到一定高度时应及时用支架支撑；为使花和浆果发育良好，冠层应保持开展，可以保留少量分枝，但应将叶腋新发的芽去除。当植株不能在温室但可以在大田开花时，杂交可以在田间进行，或者可以把花带到室内进行；当植株用作母本时，带花的主茎上应保留1～2个叶片，植株用作父本，只需摘下花朵收集花粉即可[9]。

1.4 花粉的采集

清晨07：00时左右采摘父本花蕾，通过改装的电动牙刷振动花药，把花粉收集到离心管中。部分育种者用食指轻敲花药，让花粉落在拇指的指甲上，直接对柱头进行授粉。为了防止花粉混杂，在每个父本采集完花粉后，应及时清洗振动器、拇指及玻璃容器。

1.5 花粉的保存

采集的花粉在-20 ℃条件下能保持活力一至三年。若短期使用，则置于4 ℃条件下保存，放置花粉的离心管上应标注父本的编号和保存日期。花粉储存有利于杂交组合配制，尤其适用于父本和母本花期不遇的时候。

1.6 去 雄

马铃薯为自花授粉作物，不同品种的自交程度不同，在一定程度上取决于柱头和花药之间的距离，通常自花受精的后代缺乏优势和活力，在筛选早期就会被淘汰。

去雄是保证杂交顺利进行的重要步骤，去雄的最佳时间为开花前1～2 d，这时花药未成熟且花蕾较大，用镊子将花瓣打开，小心夹除花药即可。

1.7 授 粉

授粉在去雄后1～2 d且花朵完全开放时进行，成功概率较高，因为花冠在午后会再次关闭，从而阻碍授粉。杂交时将柱头轻轻伸入采集有花粉的离心管中，沾满花粉即可。

授粉时应注意的事项：每更换1次父本花粉，应使用干净的容器(或拇指指甲)防止混杂；授粉后要挂标有杂交代码的标签，一个花序最好只使用同一个父本授粉，以避免杂交组合的混杂；由于花蕾开放时间不同，相同组合可以在几天后重复授粉以生产足够的浆果；同一花序最好杂交4～6朵花，可提高受精概率；后期为防止浆果脱落可用网袋将其套住。

1.8 数据的记录

数据记录包括杂交组合名称、编号、亲本、杂交日期、杂交编码、花数、杂交花数、浆果数及每个杂交组合得到的种子数以完成杂交记录。每个育种者可以建立自己的记录方法，确保数据准确。所有记录的信息均可帮助分析杂交结果，从而建立起个人的经验和洞察力。

1.9 浆果的收集

浆果在花序最后一次授粉后六周收获，让种子有足够的时间发育成熟，但是要防止浆果腐烂，以免降低种子的质量并使种子收集更为困难。收获时浆果连着网袋从植株上取下，同时确保附上记有编号和杂交亲本名称的标签，浆果可在冷藏库中贮存一段时间，如果早收获或贮存过程中发现任何腐烂或非常柔软的浆果时应立即清洗浆果收集种子。

1.10 种子的收集

当浆果变软时说明已充分成熟即可收集种子，相同杂交组合的浆果可一并处理。浆果用水冲洗挤出种子，当种子沉到容器底部时将果肉和果皮小心去除[10]，不停换水过滤直到仅剩下水和种子后，通过小筛滤除种子周围的粘液，在滤纸或过滤器上晾干，然后用信封袋(纸，塑料)保存种子，同时放入标有杂交组合代码、储存时间的标签。大多数种子在密封的容器内保存十年后仍能发芽。

2 展 望

2.1 杂交授粉技术的更新改良

近年来，由于马铃薯品种更新换代较快，黄皮黄肉品种具有非常大的受众市场，但马铃薯受人为选择因素和生态环境影响较大，野生种和老品种不断被淘汰，使得马铃薯遗传基础越来越狭窄[11]，总体上仍然处于品种匮乏状态，因此新品种的选育一直是育种者工作的重中之重。虽然生物技术育种发展迅速，但是引种鉴定、实生种育种、杂交育种仍然是马铃薯新品种选育的主要方法之一。据统计，我国自开展马铃薯杂交育种工作以来共选育出100多个新品种，克新、高原、坝薯、中薯、晋薯、鄂薯、春薯、郑薯、陇薯、青薯系列品种的育成推广在我国马铃薯生产中发挥了巨大作用[12-15]，除了亲本选配外，杂交授粉技术的掌握至关重要，随着不断地探索和发掘改良杂交技术，从而提高杂交结实率在马铃薯新品种选育中非常关键。

2.2 加强传统育种与生物技术的结合

在马铃薯育种工作中，适当结合生物技术育种方法，可提高马铃薯新品种选育进程[16-18]。较传统育种相比，生物技术能够对植物目标特征进行定向选择，缩短育种年限，为育种工作者开拓新思路，提供新方法。根据育种目标有针对性地采用细胞工程、基因工程和分子辅助育种等手段和传统育种相结合，培育出优质、高产、多抗的专用型新品种[19-20]。