四、复合群落品种集选育
复合群落是指两类作物群体的集合体，如粮食作物与经济作物，粮食作物与绿肥饲料作物或经济作物与绿肥饲料作物组成的群落。这种群落比起单一群落更具有优越性，特别是对于提高效益，作用更加明显。
（一）烟草小麦群落品种集选育
烟草是一个高值经济作物。小麦是一个重要的粮食作物，是夏烟的好前作和伴生作物。2个作物群体套作组成一个群落，对于增加烟区粮食和粮区提高经济效益具有重要意义。
1.烟草性状
烟草属茄科（Solanaceae）烟草属（Nicotiana），属内包括66个种，其中栽培种2个：红花烟（N.tabacum）和黄花烟（N.rustica）。我国栽培的烟草以红花烟为主。红花烟为一年生草本植物，茎直立。叶大，互生，形状分柳叶型和榆叶型2种，无托叶，叶柄或有或无，着生状态有竖立、平张和下垂3种。花形漏斗状，淡红至深红色，雌雄同花，雄蕊5枚，雌蕊的子房2室，自花授粉。果实为蒴果。种子细小且多。烟草喜暖，怕涝，耐旱，忌氮、氯过多，属于短日照作物。
2.育种目标
（1）优质
烟草是一个经济作物，对产品品质的要求高。在烟叶外观质量方面，要求颜色金黄，光泽鲜明，厚度适中，结构疏松，油分足，弹性好。在内在质量方面，要求芳香，杂气少，劲头适中，吃味醇和，刺激性小，余味舒适。一般对烤烟新品种主要化学成分的要求：还原糖值变量5%～25%，以15%为最佳；尼古丁含量1.5%～3.5%；蛋白质含量7%～9%，以较低为好；总氮量1.5%～3.5%，以2.5%最佳；总挥发碱0.3%～0.6%，以较低为佳；总灰分10%～20%，以15%为佳。以上要求可作为培育烟草新品种的品质目标。小麦育种品质目标参考小麦玉米大豆群落。
（2）高产
烟叶的产量达到一定水平的时候，再继续高产，烟叶的质量，特别是内在质量，就会下降。20世纪中叶，我国先后培育出云南多叶和山东多叶高产品种，比一般品种的产量高出1~2倍。然而品质差，均价不高，所以，以后种植就少了。烟草高产目标应在保证质量的前提下，争取高产，不要不顾质量，单纯追求超高产。小麦高产则可以像小麦玉米大豆群落一样，甚至像群体育种的高产目标来要求。小麦烟草群落育种的任务是培育出既高产更优质的崭新的品种。
（3）高效
烟叶的经济价值较高，因此，小麦烟草群落较单作小麦群体的亩产值显著提高。并且充分利用田间生态条件。单作烟草冬闲地和行间空地都空闲着，时间和空间都白白地浪费掉了，并且光、热、水、肥、土资源都未起到应有的作用。冬季在将要种烟的行间空地种植小麦，留出种烟的土地，春季套栽烟草，栽烟收麦两不误，不仅增收小麦而且提高烟叶单位面积的产值，对烟区增粮增效具有一定的效果。今后在小麦烟草群落育种上，同时解决保质增效和高产的问题。烟叶中含有有毒物质如焦油和尼古丁等，积极培育低害、低焦烟草品种，减少对人体危害和环境污染，已成为烟草育种的一项具有重要意义的工作。
（4）和谐
小麦耐寒，秋冬夏生长；烟草喜温，春夏秋生长。在伴生期间，麦高而烟苗低，生长期前后互补，植株高低搭配；小麦高产吸氮，烟草需磷需钾，改善品质；小麦作细粮食用，烟草高价出售赚钱。两者特征特性，天作之合，组配成理想群落。在育种工作上，进一步培育烟苗耐阴茁壮，小麦株低早熟的新品种，将是锦上添花，更加和谐。
3.育种技术
（1）引种和系统育种
引种和系统选育是小麦和烟草普遍实行的育种方法。从国内外引进适合当地生长的品种或选育优良植株，系统培育新品种，方法简便，容易收到良好效果。
1）引种：引种是更新品种、提高产量和品质迅速而简便的有效方法。过去我国曾从国外引种牛津4号（Oxford.4）和马里蓝烟（Maryland）以及阿夫和阿勃小麦，不仅形成一定的规模生产，而且提供育种的原始材料。引种之前，详细调查原产地自然和社会条件，首先从与本地条件相似的地方引种，特别是小麦分布广、类型和品种多，盲目滥引，造成损失。引种要特别注意检疫，不可引入病虫草害，并要认真进行观察试验、比较试验和生产试验，为推广应用做好一切准备工作。此外，新引进的品种，到了新地区，在自然条件影响下容易发生变异，应注意选择具有优良性状的植株，参加系统育种。
2）系统育种：系统育种是不断发现优株，优中选优，连续提高品种优良特性的有效办法。1983年统计，烟草系统育种得到的优良品种占38.89%，如河南省的黄苗松边，山东省的大黄金5210号、云南省的红花大金元以及福建省的永定1号，不胜枚举。烟草属于叶用作物，小麦属于粒用作物，选择单株要特别注意有关叶片和子粒性状。尤其是烟草，因为收摘叶片，为了高产优质，往往在田间进行打杈摘心，不留种的植株都不开花结子，所以遇到优良单株不要摘心，并挂牌入选，待种子成熟后，选留数个蒴果即可。小麦遇到优良植株后，在收获前每株收获数穗留种。选择一定的植株后，进行株系鉴定试验，经过评选，淘汰劣系，次年参加品种比较试验，烟草小麦按群落种植方法，进行套种，除了比较丰产性以外，观察它们的和谐性。试验合格后，一方面加大繁殖，一方面参加全省或全国品种区域试验，定名推广。
（2）杂交育种技术
烟草杂交育种主要采用品种间杂交。并取得了一定的成效，如黔福1号和许金1号等。一般本着以中心亲本为主，与优良的，亲缘疏远，适应当地生长的亲本相配的原则，采用单交或复交以及系谱法或混合法，进行杂交和选择。烟草育种的杂种优势利用开始较早，1953年我国即育成了益杂1号优良杂种F1，以后宜用于生产的杂种F1达20多个。对烟草增产起到了积极的作用。但因获得种子费事费工，所以杂交一代的利用受到限制。自发现烟草雄性不育个体以来，则对烟草雄性不育杂种F1的利用深入研究。由于烟草的产品是叶片而可以不收种子，不需要恢复系，所以，用二系法即可进行杂交种制种了。利用雄性不育杂种一代其数量性状多数超过双亲平均值。株高最为突出，产量和产值优势较强，而级指优势不明显。在我国烟草品种单一，优良品种缺少的情况下，开展雄性不育系杂种优势利用研究，时间短，见效快，不失为解决烟草良种的有效途径。
（3）细胞工程
自1972年烟草叶肉细胞原生质体融合，获得杂种植株以来，以烟草为材料，实现了种内、种间、属间和科间的细胞融合，获得了杂种。烟草细胞融合技术大体经过：异种原生质体分离和融合，杂种细胞选择，诱导胚状体和分化鉴定等步骤。
1）细胞融合：原生质体经过分离后，在诱导剂如NaNO3，高钙Ca2+和高pH值（10.5）以及聚乙二醇（PEG）的诱导下或用高强度电场作用下，也就是电融合法使异种原生质体融合，再转移至装有分化培养基的试管内，培养成完整的个体，再移栽至保湿保温气候室中盆栽。而后对杂种植株进行包括细胞学、生物化学以及形态学鉴定，从中选出符合育种目标的优良杂种，扩大繁殖群体。
2）花药培养：花药培养是指将未成熟的花药接种在人工培养基上，促成花药中花粉发育成单倍体植株的过程。20世纪70年代，我国应用花培方法育成单育1号烟草，投入生产应用，开创我国花药培养烟草新品种的先例。
花药培养经试验以NitschH培养基最适合，特别经过改良的烟基1号、2号和3号效果更好。取未开裂烟草花蕾，浸入7%次氯酸钙溶液2min，经无菌水冲洗，放入装有液体培养基的小烧瓶里，挤出花粉，将花粉悬浮液平铺在培养皿内，液体层越薄越好，用Paraffin封住培养皿，以防蒸发，置于27～30℃温度条件下培养，当液状体形成后，采用1000～2000lx荧光白炽灯光照，发育成小植株，移栽盆中，在温室内生长成熟结子留种，即是单倍体烟株。或用做杂交亲本或染色体加倍成纯合双倍体应用。
（二）水稻绿萍群落品种集选育
水稻绿萍群落俗称稻田养萍。绿萍是一个绿肥饲料作物，与固氮蓝藻共生，不仅营养价值高，而且能提供氮素，尤其翻压作绿肥，能够显著提高水稻产量。稻田养萍不仅有助水稻生长，而且覆盖水面，防止水分蒸发，保水防草，受到农民的欢迎，在湖南和福建等省大面积植种。
1.水稻性状
水稻是我国第一大粮食作物，属禾本科（Gramineae）稻属（Oryza）属内23个种，其中2个栽培稻种（2n=24），即亚洲栽培稻种（O.sativa）和非洲栽培稻种（G.glaberrima），前者分籼稻和粳稻2个亚种，各亚种再分早中稻和晚稻2个群，每群分水稻和陆稻2个型；每型再分黏稻和糯稻2个变种，最后是各类型的栽培品种。水稻的根属须根系，支根众多，具有通气组织，适应水中生长。茎直立，中空有节，有发根分蘖的潜在能力。叶披针形，窄而长。花属颖花，圆锥花序，自花授粉，授粉受精后，发育为谷粒，即稻种，成为水稻栽培的主要收获物，谷粒去壳为颖果，即可食用的糙米。
2.绿萍性状
绿萍是一种漂浮性一年生蕨类植物，属满江红科（Azollaceae），满江红属（Azolla），绿萍种（pinnata）。其根悬浮水中，不断脱落，重发新根，有肥田的效果。茎细短，有分枝。叶小无柄，芝麻粒状。由上下两叶片构成，上片叶为同化叶，由绿色转为红色。其下方有一“共生腔”，腔中共生着丝状满江红鱼腥藻，属蓝藻，能固定空气中的氮素，供给绿萍所需，同时，也吸收绿萍的营养；下片叶为吸收叶，鳞片状薄膜，红色或白色，能吸收水分和养料。以无性繁殖为主。也可在叶上形成雌、雄孢子果，产生配子体，雌雄配子体，在水中结合成合子，发育成新一代。
3.育种目标
（1）高产
稻谷和萍体高产超高产是水稻绿萍群落育种的首要目标。我国超级杂交稻取得了举世皆知的成就。在此基础上，培育固氮能力强的萍体和高产再高产的水稻品种，群落生物产量和经济产量将同时达到超高产的目标。
（2）优质
稻米的品质包括外观品质、食味品质和营养品质。我国农业部公布了优质稻米等级标准，规定糙米率大于79%～81%，精米率大于70%～74%，粒长5～7.5mm，透明度从乳白到半透明，蛋白质含量大于7%～8%，这些指标可作为水稻品质育种的参考。对绿萍，要求营养价值高，其体内氮磷钾含量均要高。
（3）高效
水稻绿萍群落的经济效益，依靠水稻高产优质。稻田养萍提高肥力，提高稻谷产量和稻米品质，经济效益将会大大增加。合理的群落结构充分利用了稻田空间和时间，改善了土壤条件，生态效益也比单作水稻明显提高。进一步选择高产绿萍和水稻，对于综合效益有着积极的作用。
（4）和谐在水稻绿萍群落中，水稻株高，常对绿萍遮光，水稻育种主要培育低秆竖叶，秆硬抗倒品种，为绿萍创造良好的生态条件；同时，也应选择叶绿叶大，耐阴高产量绿萍类型，以协调它们的伴生关系。
4.育种技术
（1）引种
根据水稻绿萍群落的育种目标，凡有符合要求的材料和品种均可引种试验，这个方法简单易行，在水稻育种上已取得了显著的成绩。特别是在绿萍的育种工作尚未开展的情况下，引种对绿萍更具有现实的意义。一方面根据需要和条件，组织专业人员，开展多种育种方法；另一方面广泛收集和引种各地民间的丰产，共生固的氮能力强，适合稻田伴生养殖的绿萍良种，进行研究和应用。
水稻生态类型多种多样，品种繁多，切忌盲目引种。引种必需明确和遵照育种目标，了解和分析原产地生态条件和品种特性以及本地情况，特别是群落对于水稻的要求。并且一定要在稻田养萍的基本条件下进行，能使水稻绿萍同时引种更好。
（2）杂交育种
技术杂交育种是水稻新品种选育的重要方法之一。我国一些著名水稻优良品种也都是杂交育种育成的，如珍珠矮11号（矮子占×惠阳珍珠早），吉粳53号（松辽4号×农垦20号）和珍籼（珍珠矮11号×汕矮籼4号）等。据统计20世纪80年代育成的水稻优良品种76个，杂交育种的品种占72.4%，成为水稻育种的主要手段。
1）品种间杂交：水稻杂交育种，以品种间杂交为主。杂交组合方式以单交为常用的基本方式。复交时，要以综合性状好的品种为基础，对其某些不足之处进行改造，或者加强的优良性状。杂交后代的选择，可根据群落育种目标，采用系谱法或集团法。水稻杂交方法有手工法、温汤杀雄法和化学杀雄法。进行手工杂交是在开花前，将选中的水稻剪去上部1/3～1/4的颖壳，用镊子除去母本的雄蕊，将父本开始破裂的花药，在母本花上震动，使父本花粉震落到母本柱头上，随即套袋挂牌，等待成熟收获。温汤杀雄法是在水稻盛花前1h，把选中的稻穗浸入灌有一定温度（籼稻43℃，粳稻45℃）热水的热水瓶中5min，将雄蕊烫死，雌蕊仍保留，用父本花粉授粉，其他未烫死小穗全部剪去，并套袋挂牌。化学杀雄用杀雄剂1号，配置0.015%～0.02%浓度，在晴天上午9～12时喷洒，杀雄后，随即授粉。
2）杂种优势利用：我国水稻杂种优势利用处于世界领先地位。自1970年发现野生稻花粉败育雄性不育株并陆续选育出三系配套的杜字129A、矮培64A和华矮15A，协青早A和朝阳1号等籼型和粳型不育系，培育成了“南优”、“威优”和“辽优”等系列籼型和粳型杂交稻组合，协优107号单产达19305kg/hm2，创世界水稻单产最高纪录。如今全国杂交稻面积占全国水稻面积的一半以上，并辐射向美国、巴西、印度、菲律宾等世界20多个国家。
水稻杂种优势主要表现在根系发达，长势旺盛，穗大粒多，抗逆性强，因而表现超高产，广适应。根据浙江省杂交水稻办公室调查，1978年全省种植杂交水稻16.3万hm2，无论平原或山区，也无论单季晚稻或双季晚稻均显著增产。浙南平原温州市杂交晚稻比常规晚稻增29.5%；浙北山区余杭县伴板乡，在土质差的情况下，杂交晚稻比上年晚稻增产40.7%。
3）不育系的利用：水稻杂种优势利用的效果良好，但去雄杂交费时费事，采用雄性不育材料，省了去雄手续、降低成本，提高种子产量和质量。雄性不育系采用三系法，有条件能采用二系法更好。
三系法是利用水稻雄性不育系，保持系和恢复系培育杂交种的方法。雄性不育省去雄手续，但自己不能繁殖后代，所以得用恢复系的花粉杂交产生后代，产生的后代仍是雄性不育，还得用恢复系的花粉与之杂交，产生种子。水稻雄性不育系要求不育度和不育株率达到100%，开花习性和可恢复性良好，授粉率高，配合力强。可利用自然不育株选育和远缘杂交核置换法选育。保持系是不育系的同核异质型的兄妹系，雄性可育，其他性状同不育系，花粉量多，配合力强，特别是具有良好的保持雄性不育系的不育性和丰产性。一般不育系选育成功，即得到相应的保持系。恢复系要求恢复性强，配合结实率高，农艺性状好，花期长，花粉多，开花习性良好。选恢复系可用测交筛选、杂交选育和辐射诱变等方法。以测交筛选法简便易行，应用普遍。
由于省去保持系，因而简化手续省事省工，降低成本。部分不育系要有5%～10%的可育花，能自交结实，起到所省去的保持系的作用，一系两用，而大部分不育花与恢复系交配、生产杂交种种子。恢复系要有指示性状，一般以紫色叶枕和叶片为标记，以便在秧田就将用做母本制种的自交种苗和用于生产的杂交种苗区分开来。二系法杂交稻早熟增产，更具优势，但存在一些困难，尚需进一步研究克服。
（3）诱变育种
我国水稻诱变育种亦取得了相当的成就。据统计，1966—1989年共育成水稻突变品种110个，品种数占世界水稻突变变种将近一半，种植面积为世界各产稻国之首。物理诱变主要用γ射线和X射线作诱变源，特别是γ射线，绝大多数水稻突变品种是由60Co-γ射线和137Co-γ射线育成的。我国粳稻常用照射量范围在20～30kR，籼稻在25～35kR。化学诱变常用烷化剂（如EMS和EI等）和叠氮化钠（NaN3），烷化剂能改变DNA氢键结合力，造成碱基缺失和替换而发生突变，诱变效果好。需要指出烷化剂是一种致癌物质，特别要注意人身安全。叠氮化钠在细胞内主要通过半脱氨酸合成酶的代谢，产生诱变物质，诱导发生突变。化学诱变处理对象多为种子，用一定剂量药剂的溶液，浸种2～3h，即可播种。
（4）水稻花药培养早在20世纪50年代，就有花药培育的报道。1968年获得粳稻花培植株。目前在我国通过粳稻花培育成中花8号、浙粳66号和花寒早等新品种，成为水稻生物技术应用较为成功育种技术。这项技术包括以下步骤。
1）田间取样和处理：在晴天早晨选取健壮稻株主茎稻穗中部的小花，花药达到颖壳长度的1/2（粳稻）或2/3（籼稻），呈淡黄色。这时的花药大约处于单核中、晚期，正适合作花培的材料。小心剪下带两叶的稻穗，经表面灭菌，湿布包好，套上塑料袋保湿低温（5～10℃），以备接种。
2）接种花药：剔除预处理后不合格的小花，再行表面灭菌，在无菌工作台上，斜剪去颖花基部，用镊子夹住稃尖，放在试管口上轻敲，震落花药于管内培养基上。粳稻用N6培养基，籼稻用M8培养基。
3）诱导分化：接种后保持26～28℃温度的暗培养。当花药由黄变褐，慢慢破裂，约经1个月的时间，花药边缘产生白色或淡黄色细胞团的愈伤组织，再将它转移到分化培养基上，继续培养直至长成绿色试管苗。
4）移植鉴定：当试管苗生长3～5片叶时取出，成丛移植到气候室，保湿保温，保证成活，待长出分蘖，壮苗分株栽培。经过选优去劣，认真鉴定，选出优良株系。
5）染色体加倍：水稻花培再生植株，虽有双倍体植株产生，但有1/3以上植株为单倍体。单倍体植株较小，叶窄，分蘖旺，颖花小，一般都发育不正常，因此需要人工染色体加倍。改造成双倍体植株，染色加倍一般用化学方法，在秧苗顶芽，切一小口，浸泡在0.04%～0.2%秋水仙素水溶液中，经2～3d，或者切取拔节后的茎秆，剥去叶鞘，连露出的腋芽，浸于0.05%的秋水仙素水溶液，在黑暗中，振荡培养6～10h，把残液冲洗干净后，移入土中，继续生长，从中选出理想的双倍体植株。
