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第61章 花卉制种概述(1)

花卉是人们生活中不可缺少的一部分,它是美的象征,也是社会文明进步的表现。随着人们生活水平的提高和审美情趣的提高,对花卉生产提出了更高的要求。20世纪70年代以来,中国花卉业取得了重大发展,每年以20%的速度增长。但是中国花卉业起步晚,产业化水平低,品种陈旧、退化,更新慢。生产技术水平落后,种子生产不规范。花卉育种研究零散,花卉公司没有自主知识产权的产品。对许多花卉栽培技术、生理特性、制种技术等方面掌握、研究不全面,系统的专业资料少,与花卉业发达的国家荷兰、法国、美国等相比,差距很大。

根据一般作物制种的特点和教材分工,本书所介绍的仅限于露地一年生花卉,一、二年生花卉,多年生宿根花卉,部分球根花卉制种技术,对制种条件严格,在温室等保护地制种的花卉专列为保护地制种花卉学习。

许多植物既可作花卉观赏,又是重要的药用植物,为了学习方便,药用植物制种不单独列出,穿插在花卉中学习。

§§§第一节国内外花卉制种产业发展状况

一、世界花卉制种产业发展状况

草本花卉在花卉生产及园林绿化中占有重要的地位,也是园林花卉业中最具活力和发展前景的种类之一。由于草花多数用种子繁殖,因此草花种子的生产水平,对园林绿化与花卉生产有着重大影响。目前,美国、法国、荷兰、英国、日本、韩国、丹麦等主要花卉生产国,花卉产业化水平高,花卉育种、制种、加工、销售、推广体系完善,为世界领先水平。各种子公司有专业的育种部门,把新品种选育作为花卉种子产业稳定发展的根本所在。在花卉杂交品种的选育中利用诱变、倍性、基因工程等高新生物技术,每年培育出种类、数量繁多的新品种。

专门的繁种公司利用世界各地建立的制种基地繁育良种,许多花卉种类利用人工杂交制种、雄性不育系制种等先进技术,使新品种迅速应用于生产。

二、中国花卉制种产业发展状况

中国花卉种质资源丰富,许多花卉品种来源于中国。一些传统花卉类型得到了保存、发掘和利用,培育出了具世界水平的优良品种,如荷花、牡丹、虞美人、紫茉莉、凤仙花、大丽花、菊花等。国内许多研究机构、大学、植物园林部门等开展了花卉的研究、制种工作,如北京市园林科研所在草花引种、选择育种、常规杂交育种及优势杂交育种等方面做了一些探索,育出了一串红、万寿菊、矮牵牛、翠菊、三色堇等十几个品质优良的草花品种;内蒙古在小丽花的品种纯化及万寿菊的杂种一代制种方面达到世界先进水平;厦门市园林植物园在鹤望兰品种选育和种子生产方面成绩显著。目前,国内已经建成规模的草花种子生产基地有甘肃河西走廊、内蒙的赤峰和包头、河南省黄河沿岸、云南、北京市、河北张家口与保定地区、辽宁、陕西等地。

中国花卉制种以代繁国外品种为主,自产草花种子约有100多种,但主要是常规品种,杂交品种很少,没有自主知识产权的产品,大多引进和代繁,种子生产附加值低。相比之下,国外种子厂商在中国生产的花卉品种类型多,而且由于生产的种子经外商回收加工包装后,一部分或大部分高价销往国内。根据调查,目前在国内销售的花卉种子,特别是优良品种,80%以上为国外品种或引进国外品种,给中国园林花卉事业带来极大的冲击。

三、中国花卉种质资源对世界园林的贡献

中国幅员辽阔,从南至北有热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带;由东到西是湿润、中湿润、中干旱和干旱气候带;高原多山等地形特点,在许多地区形成垂直气候带,得天独厚的自然条件孕育了种群丰富、形态多样的植物种质资源。尤其是西南山区、中部和西部山区及附近平原,被苏联植物学家瓦维洛夫认为是栽培植物最早和最大的独立的起源中心。中国高等植物约有353科、3148属、27150种,用以栽培的花卉植物,有约113科,523属,栽培达数千种,近百属的半数以上种产于中国。

英国园艺学者威尔逊(E.H.Wilson)在1913年写了《一个博物学家在华西》,此书在1929年重版时易名为《中国—园林之母》(China%Mother%of%Gardens)。从古代到现代,中国花卉资源经过贸易、交流,但更多的是被搜集、掠夺进入西方国家,为世界园林发展做出了重大贡献。

1.鸦片战争以前随花卉贸易传播中国的桃花、芍药和萱草(Hemerocallis%fulva)约在2000年前随着贸易传入欧洲。鸦片战争前,西方通过贸易主要从广州购置花卉种苗和盆景。

另一方面,在中国活动的西方传教士,如法国人汤执中(P.%D"Incarville)等,通过内陆商路从中国输出石竹、蔷薇、月季、茶花、菊花、牡丹、芍药、迎春、荷包牡丹、角蒿、翠菊、卷丹(Tigerlily)、藏报春(P.sinensis)等花卉和侧柏、槐树、臭椿、栾树、竹子等树木。

2.鸦片战争后至解放前掠夺性搜集鸦片战争后以福琼为代表,引去了牡丹、芍药、山茶、银莲花、杜鹃、蔷薇、忍冬、铁线莲、棕榈(Trachycarpusfortunei)、榆叶梅、锦带花、木香花等190个种和变种的园林植物和经济植物,其中有120种是西方前所未有的。19世纪下半叶法国传教士谭微道和英国人韩尔礼在中国西南四川山区和湖北宜昌开展大量野生花卉收集,数量巨大。许多花卉成为现在栽培观赏的主要种类,如珙桐和香果树被一些西方学者认为是北半球最漂亮的观赏树木。此期,以威尔逊为代表,搜集引进了珙桐、绿绒蒿、全缘绿绒蒿、红花绿绒蒿(M.punicea)、偏翅唐松草、杜鹃、黄花杓兰、法月、忍冬、四照花、绣线菊、圆叶杜鹃、卵果蔷薇、大叶柳等,以及12种柳树、台湾杉、泸定百合、岷江百合(王百合)、川百合和它的一个变种威氏百合、台湾百合和药百合等草本花卉和大量木本花卉约1000多种植物。

从1904年开始,英国人福雷斯特在中国的西南设点进行了长达28年的收集,重点在滇西北,兼及川西和藏东。收集了约200种的杜鹃花、50种百合科的豹子花(紫花百合N.souliei)%、美丽马醉木(Pierisformosa)、女贞(Ligustrumionandrum)、大量的报春花和龙胆等。

1911年瓦德也在西南引进大量的杜鹃、绿绒蒿、报春等。在20世纪二三十年代,美国人洛克(J.%Rock)在中国西南采集引回约60%000件植物标本送回美国。除引进野生花卉外,美国在中国引种了大批的单瓣和半重瓣的黄刺玫品种,它们在玫瑰的育种中起着重要作用;从北京引进粉红色的芳香月季,成为美国温室月季的重要接穗;另外还有大量的木本植物引进美国。

3.改革开放以来的合作交流与流失改革开放以来中国的花卉产业得到了快速发展,许多园艺和生物学科研机构、花卉企业与国外机构在花卉资源研究开发方面的合作与交流日趋活跃,提供了大量珍贵的花卉等遗传资源。P.考克斯引种杜鹃、蔷薇、铁线莲、金丝桃等花卉。现在,各国花卉企业、种子公司和个人也利用商业合作、考察、在华工作、旅游等机会非法收集、采挖、走私、私自携带珍贵花卉及其他植物资源,特别是珍贵的兰科植物资源遭到严重破坏和流失。

不仅大量的野生花卉资源被西方引进驯化栽培,而且利用这些资源培育出了各种花卉品种。以菊花和月季为代表,英国园艺学会先后于1821~1826年,将广东沿海较好的菊花品种约68个,几乎全被引进英国。福琼在1846从舟山引进的菊种—“舟山雏菊”,经西方园艺学家培育出各类普遍栽培的焰火品系,“舟山雏菊”被认为在菊花育种史上开了******。月季被誉为“花中皇后”,栽培的品种达20%000多个,美国植物学家里德(H.S.Reed)认为,西方栽培的月季和蔷薇属植物主要来源于中国的月季(Rosachinensis)、多花蔷薇(或称野蔷薇R.multiflora)、芳香月季(R.odorata),基于这三个种的定向杂交和培育,获得千姿百态的月季和玫瑰。西方从中国云南等西南地区引种的杜鹃,经杂交培育,如今杜鹃花品种达8000~10%000个。茶花在英国通过杂交培育出著名的威廉姆茶花。山茶花在美国已有品种3000多个,20世纪70年代后,美国还进一步引种中国特有的园艺品种和野生种,给茶花的育种提供了新的种质资源。美国引进的豆梨(Pyruscalleryana)经过嫁接后已成为美国最受欢迎的行道树种之一。

起源于中国的观赏花木,在世界园林和环境建设中作出了重大贡献,至今仍在丰富世界花卉种类、提供培育新品种资源、促进环境美化中仍然发挥着重要作用,在世界园林艺术的发展中有举足轻重的地位。但是,通过中国的花卉品种资源创造出的许多花卉品种及其产品,经过知识产权保护,产生巨大经济效益,我们却不能获得利益。反而中国目前花卉市场被大量国外花卉占据,引进时需支付更多的专利费用,这给我们留下许多值得思考的问题。

虽然中国花卉资源极为丰富,但是开发利用程度极低,花卉种质资源保护意识差,资源收集、管护滞后,许多传统的优良品种丢失,种质资源外流严重。要振兴中国的花卉事业,必须解决花卉产业持续发展的问题,而通过对花卉资源的保护、引种、驯化,开发具有自主知识产权的花卉新品种,是增强花卉产业竞争力的有效措施。

四、花卉制种的影响因素

花卉制种经过近二十年的发展,在制种技术、采后种子加工技术、质量控制技术等方面有了长足的发展。但是,花卉种类多,起源于不同气候和生态区域,形成了不同生长发育习性与生态习性,花卉对生态环境的要求限制了花卉制种的区域。花卉制种要求的栽培环境条件和观赏栽培环境条件并不一致,多数花卉观赏栽培可以适应多种气候环境,栽培区域较广;而制种对气候环境要求严格,繁种多在冷凉地区进行,在高温、潮湿、多雨地区虽然开花繁盛,但是结实率低。

国内外花卉、蔬菜等作物制种普遍重视制种栽培环境的选择和先进技术的应用,基本形成了在不同气候带、纬度、海拔高度分布安排不同花卉品种类型的格局。如翠菊、万寿菊、龙胆、火绒草、乌头要求冷凉湿润环境,在冷凉高海拔地区制种;蒲包花、瓜叶菊、洋桔梗、花毛茛等温度、湿度要求严格,一般在棚室内制种;鸡冠花、半支莲、蜀葵、波斯菊等适应性较强,在平原地区制种。北方地区虽然是国内外重要的生产基地,但是普遍空气湿度低,在开花期大气干旱,容易引起花柱干缩,坐果或结实率降低;而种子成熟期多湿多雨、初霜来临早等气候因素导致种子发育不良和病害发生;高温(大于多数花卉结实的适温18℃~20℃)对结实与种子生活力的影响等;使花卉制种过多地受到自然因素的限制。

目前花卉以常规品种制种为主,虽然金鱼草、万寿菊、矮牵牛等花卉实现了杂交制种,但是与数量众多的花卉比较,杂交制种比例很低。究其原因,一是花卉开发利用、品种选育远没有粮食、蔬菜等作物高,许多种类尚处于驯化栽培阶段。二是花卉杂种优势利用研究水平较低,育种基础薄弱;国内花卉新品种少,杂交制种中利用自花不孕或雄性不育性很少见。三是许多花卉杂交制种技术只有国外少数公司掌握,并进行技术封锁。四是花卉特征特性影响杂种优势利用,多数花卉花小,密集,开花时间长,辅助授粉、人工去雄杂交用工量大,授粉时间长(1个月甚至几个月),制种成本高。杂交制种只能应用到附加值高的三色堇、万寿菊、繁星花、矮牵牛、石竹等种类。

花卉不同于粮食、蔬菜等作物,强调观赏性,育种目标较为简单。实际上,许多优良花卉品种是由花卉爱好者选育成功的。花卉的一些特征特性有利于杂交制种的开展,如菊花、万寿菊等有雌蕊后熟的特点,杂交制种可以不去雄直接授粉,获得较高的杂交率。翠菊、万寿菊等花卉雄性不育系的利用,减少了人工去雄环节。观赏蓖麻、观赏瓜类等雌雄同株异花,杂交较为简单。一些花器较大的花卉,如樱草、龙胆、风铃草、大花飞燕草、茼麻、牵牛花、桔梗等,人工去雄工作量较小,采用开花前去雄,人工授粉就可获得杂交种子。因此,只要广大种子工作者积极努力,勇于探索,就可以在短期内迅速提高中国花卉杂交制种水平。

§§§第二节花卉分类及繁殖方式

一、花卉的分类及特点

花卉的分类方法很多,可以根据生态习性、栽培条件、欣赏角度、应用特点等分类。在制种中首先要了解花卉的特征特性,关注生态适应范围,特别是对温度、光照、水肥等生活条件的要求。因此,依据花卉生态习性分类—即依据花卉植物的生活型和生态习性进行的分类,在花卉制种中有积极指导意义。

分为一年生花卉、一二年生花卉、多年生花卉三类。

1.一年生花卉指生活周期在一个生长季内完成生活史的花卉。一般在春季播种,夏秋开花结实,然后枯死,如风仙花、波斯菊、万寿菊、翠菊、鸡冠花、百日草、半支莲、牵牛花等。也有一些在制种上认为播种后当年开花结实,不论其死亡与否均称为一年生花卉的,如藿香蓟、矮牵牛、金鱼草、美女樱、矢车菊、紫茉莉等。

2.一二年生花卉在两个生长季内完成生活史的花卉,当年只生长营养器官,越年后开花,结实,死亡。一般在秋季播种,次年春夏开花,如雏菊、金盏菊、紫罗兰、贵竹香、羽衣甘蓝、风铃草、毛蕊花、毛地黄、美国石竹、紫罗兰、绿绒蒿等。

3.多年生花卉个体寿命超过2年,能多次开花结实,又因其地下部分的形态有变化,可分两类:宿根花卉和球根花卉。

(1)宿根花卉。多年生花卉的一部分,与一二年生花卉相似,但又能生活多年的花卉。常见的宿根花卉有紫菀、香石竹、荷兰菊、蜀葵、天竺葵、龙胆、樱草等。

(2)球根花卉。有地下茎或根变态部分形成的膨大部分,以渡过寒冷的冬季或干旱炎热的夏季,到环境适宜时再活跃生长,出叶开花,再度产生新的地下膨大部分或增生球仔进行繁殖。球根花卉根据变态部分的分为块根、块茎、球茎、块状茎、鳞茎、根茎等类型,在花卉制种中,球根花卉多在园林生产中进行,主要有大丽花、百合、唐菖蒲、郁金香、仙客来等。

分为耐热花卉、喜温花卉、中温花卉、喜凉花卉、耐寒性花卉等。

1.耐热花卉原产于热带和亚热带的花卉,生长适温18℃~30℃,能耐40℃以上的高温,不耐寒,低于10℃~15℃不能适应,如马齿苋、长春花、扶桑等,在热带及西南少数地区可以自然越冬。

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