Работа по гибридизации у плодовых и ягодных растений начинается с изоляции бутонов у материнских растений, а у ветроопыляемых видов (ореха грецкого, лещины, облепихи, лоха) — и у отцовских. У обоеполых цветков проводят также кастрацию — удаление пыльников до того, как они созреют и из них высыпится пыльца. Кастрацию цветков обязательно проводят у самофертильных сортов, особенно при отдаленной гибридизации. Кастрация необходима при проведении генетических опытов, чтобы полностью исключить возможность попадания на пестик и участие в завязывании гибридных плодов пыльцы материнской формы.
Кастрацию не проводят у сортов с мужской стерильностью цветков, можно обходиться без кастрации и при использовании в межсортовых скрещиваниях самобесплодных сортов. При отдалённых скрещиваниях в этом случае среди сеянцев будут встречаться и такие, которые типичны для материнского вида. Это связано с тем, что чужеродная (других видов) пыльца стимулирует самоопыление. Если самоплодные сорта приходится опылять без кастрации, то это делать надо в самом начале цветения — до попадания на рыльце пыльцы материнского вида. Кроме того, при отборе среди сеянцев от комбинаций, где матерью был самоплодный сорт, у некоторых культур (сливы, вишни, яблони) можно удалять депрессивные сеянцы, возникшие, как правило, в результате самоопыления.
Чаще всего кастрацию и изоляцию проводят одновременно за один-два дня до распускания цветков. Ветви для этого выбирают в средней или верхней частях кроны, где на отдельных из них заложено много цветковых почек. Ветви, на которых размещают изоляторы, не должны быть направлены в междурядье и свисать, чтобы исключить возможность повреждения изоляторов при уходе за садом, особенно при работе техники. Наиболее распространенный, но и самый трудоемкий способ кастрации — удаление пыльников выщипыванием их пинцетом или проволокой с петлей на конце (по И. В. Мичурину). У некоторых культур, в частности у малины, тычинки удаляют вместе с околоцветником (по Л. Бербанку), надрезая его бритвой или приспособлением А. А. Рязанова. В последнем случае пестик можно изолировать кусочком ваты или не изолировать, так как цветок без околоцветников насекомые не посещают. Однако надо учитывать, что без околоцветника, особенно при ветреной и сухой погоде, рыльце пестика подсыхает.
При кастрации удаляют на изолируемой ветви (у земляники на цветоносе) все недоразвитые бутоны и раскрывшиеся цветки, а у материнских форм, имеющих многоцветковые соцветия, — часть бутонов, учитывая то, что из нескольких цветков в соцветии завязываются далеко не все, а иногда только один-два плода (у яблони, груши, сливы). Сразу после кастрации цветки изолируют. Для изоляции цветков насекомоопыляемых видов чаще всего используют марлевые изоляторы различных размеров, позволяющие изолировать одну ветвь или дерево целиком. Это могут быть мешки, рукава или изоляционные домики.
Для ветроопыляемых растений (облепихи, фундука, грецкого ореха, лоха) марлевые изоляторы непригодны, поскольку они пропускают переносимую ветром пыльцу. В этом случае чаще всего марлю заменяют пергаментом. Используют и другие светопроницаемые, но плотные материалы.
Изоляцию бутонов у тех сортов, которые не нуждаются в их кастрации, можно проводить заранее, не дожидаясь появления бутонов. На мужских экземплярах раздельнополых растений (актинидии, облепихи и др.) изолируют и мужские растения, собирая с цветков под изоляторами пыльцу.
Пыльцу заготавливают из готовых к распусканию бутонов. Для этого их раскрывают, осторожно выщипывают пыльники, расстилают тонким слоем и подсушивают, пыльца при этом из пыльников высыпается. Для ускорения этой работы можно быстро подсушить собранные бутоны в сушильном шкафу при температуре 40…50 °С, а затем их измельчить в кофемолке.
Заготовленную пыльцу до момента опыления хранят в сухом темном месте. Для большинства плодовых и ягодных растений принято хранить пыльцу в эксикаторе, заполненном хлористым кальцием или серной кислотой. Пыльца грецкого ореха и других видов рода Juglans хорошо хранится на льду при естественной влажности воздуха. Пыльцу длительный период можно хранить при низких положительных температурах, но лучше при отрицательных. Созревшая пыльца может сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет, если ее хранить при температуре минус 20 °С и ниже. В селекционной практике это встречается редко — только при пересылке пыльцы из районов с более поздним прохождением цветения в районы, где цветение наступает раньше.
Проблему использования пыльцы поздноцветущих по сравнению с материнскими отцовских компонентов скрещивания можно решить и по-другому. Ветви, срезанные с растений отцовских форм, заранее вносят в теплое помещение, проводят подгонку цветения, а собранную пыльцу используют для опыления материнских форм в саду. Это можно делать только после завершения генеративными почками и тканями ветвей периода зимнего покоя. В противном случае почки могут не распуститься или погибнуть после набухания. Лучшие результаты дает постановка ветвей для подгонки цветения в период начала вегетации растений в сосуды с водой. Особое внимание при этом надо обратить на обновление срезов ветвей и периодическую замену воды в сосудах. Для селекционеров, работающих в более северных районах, практикуется заготовка пыльцы в южных регионах и ее пересылка. Пыльцу упаковывают в пергаментные пакеты или помещают в пробирки, закупоренные пробкой или ватой.
Перед использованием пыльцы для опыления целесообразно проверять ее жизнеспособность, особенно после хранения или пересылки. Для этого используют раствор сахара, чаще 15 %-й, иногда 5 %-й и 10 %-й концентрации, желательно с добавлением 0,1 мг борной кислоты на 100 мл раствора. Каплю раствора сахара наносят на предметное стекло. На ее поверхность помещают около 100 пыльцевых зерен и покрывают покровным стеклом. Температура в помещении должна быть 18…20 °С. Проросшие пыльцевые зерна рассматривают под микроскопом через 4…5 ч.
Используют и другие методы определения жизнеспособности пыльцы. Более точные результаты дает метод проращивания ее на рыльцах пестиков, но этот метод трудоемкий. Другой метод — окраска пыльцы ацетокармином. Этим методом хорошо учитывать нежизнеспособные (пустые) пыльцевые зерна, но невозможно выделить те полные пыльцевые зерна, которые утратили жизнеспособность в период хранения. Однако этот метод приемлем в практической селекционной работе, поскольку он прост и позволяет оценить достаточно большое число образцов пыльцы.
Опыление проводят при полном распускании цветков и выделении пестиками секреторной жидкости. Чаще всего это бывает через один-два дня после начала распускания первых цветков. Опыление в более раннюю фазу (в фазу готовых раскрыться бутонов, когда проводится кастрация) дает худшие результаты, как и опыление пестиков почерневших и сухих. Период восприимчивости пестика к пыльце в зависимости от погодных условий меняется: у яблони он достигает 9…10, у вишни и сливы — 6…7 сут.
Обычно пыльцу наносят один раз, но при ограниченном объеме гибридизации можно наносить дважды, так как это увеличивает завязываемость гибридных плодов. Лучше наносить пыльцу в утренние часы, когда на рыльце имеется жидкость. Если рыльце подсохло, опыление проводят на следующий день.
При проведении отдаленных скрещиваний пыльцу можно наносить на недозрелый или стареющий пестик, когда его избирательная способность будет ниже, чем в период оптимальной зрелости (А. С. Татаринцев и др.).
Пыльцу на рыльце пестика наносят различными способами — с помощью пылилок, вырезанных из куска резинки и насаженных на препаровальные иглы (или колючки гледичии), с помощью пульверизатора или другим способом.
После нанесения пыльцы цветки снова изолируют, навешивают этикетку с номером или названием гибридной комбинации, делают запись в журнале гибридизации, указывая число опыленных цветков, дату опыления, особенности погоды и другие сведения.
Через две-три недели после опыления проводят первую ревизию завязавшихся плодов, через месяц — вторую (для растений с более позднеспелыми плодами). Изоляторы сохраняют до созревания плодов, чтобы избежать поражения плодов вредителями, но во многих случаях изоляторы можно снимать и после первой ревизии.
Для получения большого количества гибридных семян, особенно при отдаленной гибридизации, используют свободное переопыление между материнской и отцовской формами в контролируемых условиях. Способы достижения этого различны. Наиболее простой из них — посадки растений материнского сорта в окружение растений отцовского сорта или сортов. Другой прием — прививка материнского сорта в крону отцовского. Проводят также совместную посадку в изоляционном домике растений отцовского и материнского компонентов гибридизации и установку там на период цветения ульев с пчелами. В этих случаях за счет естественного переопыления насекомыми или ветром происходит гибридизация между родительскими формами. При этом удается получить большее количество семян, особенно при межсортовой гибридизации. При межвидовой и особенно при межродовой гибридизации в ряде случаев удается преодолеть плохую скрещиваемость видов, что мешает получить достаточное число гибридов с использованием искусственного скрещивания.