White, T.L., Hodge, G.R., and Powell, G.L. 1993. An advanced generation tree improvement plan for slash pine in the southeastern United States. Silvae Genet. 42(6): 359–371.

摘要

合作森林遗传学研究计划采用了一种高世代育种策略，旨在在短期内使遗传增益最大化，并在长期内提供持续改进，同时为基因保护保持广泛的遗传基础。繁殖群体由933个成员组成，有效群体大小625。根据遗传质量将种群分为4层，上层作为精英群体发挥作用。在育种群体的较高阶层的克隆将在育种和后代测试中得到更多的重视，而在底层的克隆将有助于维持广泛的遗传基础，并将潜在的有价值的基因注入上层。在品质分层的基础上，又划分为2个超系，每个超系由12个育种群组成（总共24个）。这些种群的细分将允许长期育种，同时无限期地保持通过定向控制授粉或风媒授粉种子园产生异交后代的生产种群的能力。一个互补的交配设计将被使用，与多混合子代测试来评估育种价值，和无重复的全同胞小区用于家庭内选择。该计划要求将每个合作成员的工作量从第一代98公顷的60个重复测试减少到高世代在9公顷上的2.5个测试。

介绍

森林遗传学合作研究计划（CFGRP）由13个从事湿地松遗传改良的私人和公共组织组成。从自然林分中进行大规模选择始于1950年代中期，大约2500个选择被嫁接到无性系种子园中（GODDARD，1980；WHITE等人，1986）。在20世纪60年代，大多数选择的风媒授粉种子园种子都是在后代试验中建立起来的。1965年至1985年，在第一代亲本之间进行了2700个不同的全同胞杂交，并建立了全同胞后代试验，目的是在最好的家系中选出最好的个体。这就完成了第一代的育种和试验。CFGRP正在开始第二代湿地松改良，本文记录了旨在满足3个目标的育种、测试和部署策略体系：1）以成本效益和逻辑上可行的方式最大限度地提高短期遗传增益（在育种和生产群体中），2） 提供接近最大的长期遗传增益，3）保持广泛的遗传基础，以提供基因保护和灵活性，以不可预见的环境变化，技术和产品目标。
发展先进一代的育种策略并不是一门精确的科学；因此，任何一种策略都是动态的，并且会随着时间的推移而演变和变化。我们同意SHELBOURNE等人（1986年）的观点，“。。。育种策略是一种战斗计划，在面对许多不确定性的情况下，在短期和长期内确保接近最佳的遗传增益。。。因为直觉和主观判断在其中起着不小的作用（即战略发展），所以它被正确地视为一门艺术”。
因此，对于树改进计划来说，重要的是在关键阶段记录策略，阐明策略所基于的约束、前提和逻辑。对于我们的第二代湿地松改良计划，本文描述了1）CFGRP生物学和组织前提，2）我们树木改良计划几个关键特征的逻辑，3）繁殖种群的结构和形成，4）繁殖种群的管理（交配和测试），以及5）工作量参与项目的实施。我们把重点放在1987年到2008年的第二代，因为我们认为在未来制定坚定的计划是不可取的（KANG，1979b）。

生物、遗传和组织前提

最终产品和森林管理目标

美国东南部的湿地松目前主要用于制浆和造纸产品，在可预见的未来，这种情况可能会继续下去（南方第四森林，1988年）。种植园种植密度约为每公顷1800棵树，并按20至25年轮作管理。商业前和/或商业性砍伐很少，年平均增量为5 m3/ha-y至15 m3/ha-yr。CFGRP成员经营的湿地松种植园面积约为400万公顷，位于北佛罗里达州和佐治亚州、阿拉巴马州和密西西比州的沿海平原部分。目前，CFGRP种子园每年生产足够的改良种子，可重新造林约150000公顷（WHITE，1992b；POWELL和WHITE，正在出版）。
遗传前提
CFGRP的两个最重要的目标性状一直是并且很可能继续是体积增长和对梭形锈病的抗性。梭状锈病是美国东南部最重要的疾病，每年造成3500万美元的损失（安德森等人，1986年）。次要性状包括木材比重、直度、枝条质量和对沥青溃疡病菌（镰刀菌属）的抗性。材积生长的单株遗传力估计在5岁时为0.08，在10岁和15岁时为0.16（HODGE and WHITE，1992a）。抗锈性的遗传力略高于材积生长的遗传力。在总锈菌感染率在35%到85%之间的地点，遗传率约为0.30（SOHN和GODDARD，1979）。在高风险地区选择未感染的个体，其实际遗传力估计值为0.35（HODGE等人，1990年）。生长和抗锈性这两个性状在遗传上基本上不相关（WHITE和HODGE，1988）。无论是个体选择还是亲本选择，基因测试中的最佳选择年龄是体积生长的8至12岁（WHITE和HODGE，1992）。事实证明，在5岁时早期评估锈病是有用的，因为：1）到5岁，在大多数湿地松树上，锈菌感染的遗传率很高；2）到5岁时，锈病易感和中间家族的感染接近最大值（GRIGGS和SCHMIDT，1977），3）在这个年纪测量感染情况尤其容易。
目前的资料表明，特定的生长配合力随着年龄的增长而下降（BYRAM和LOWE，1986），因此该策略侧重于一般配合力的轮回选择。目前，还没有针对体积增长的早期选择技术，并且温室筛选防锈性（ANDERSON等人，1983年）不够精确，无法避免田间试验的需要（DE SOUZA等人，1992年）。因此，基因测试将依赖于在5岁和8岁时进行的实地测试（WHITE和HODGE，1992年）。
在湿地松抗锈性范围内，基因型x环境（gxe）交互作用很小（SCHMIDT and GODDARD，1971；GODDARD and SCHMIDT，1979）。对于体积增长，在试验地点之间存在适度数量的g x e与B型遗传相关（BURDON，1977）从0.60到0.70（HODGE and WHITE，1992a）。此外，整个湿地松庄园的气候非常均匀（PRITCHETT和COMERFORD，1983；LOHREY和KOSSUTH，1990）。由于这些原因，整个400万公顷的种植园将被视为一个单一的育种和部署区。

生物学特性

湿地松容易嫁接，花期在嫁接后4-6年偶尔发生；嫁接种子园在10岁左右达到50%的产量，到15岁时几乎达到全部产量（POWELL and WHITE出版中）。目前，经营性人工林的所有繁殖体都是幼苗；但是，通过幼嫩材料的生根插条繁殖是可行的，并且在未来十年内可能会在一些组织中运作。控制授粉是相对容易的效果，一个隔离袋导致平均50到100个健全的种子。与大多数针叶树一样（BRIDGWATER和FRANKLIN，1985；GRIFFIN，1989），湿地松遭受近亲繁殖衰退（GANSEL，1971；LAYTON和GODDARD，1983；WHITE等人，1986）。因此，在经营性人工林种子园中避免近交。

组织决策

以下决定由CFGRP成员共同作出：1）所有育种和试验工作将合作进行，成员之间可自由交换遗传物质；2）生产经营性人工林繁殖体的生产群体将由每个成员单独开发，3） 大多数成员计划在可预见的将来依靠风媒传粉的种子果园作为主要的生产种群，战略必须努力使这一选择的收益最大化，4） 一些成员国可能使用控制杂交或营养繁殖作为生产繁殖体的主要形式，用于作战部署，战略还必须为这一选择提供接近最佳的收益，5）CFGRP是湿地松基因库的主要保管者，因此将在基因保护方面发挥突出作用，6）育种群体中的所有选择都将保持完整的双亲系谱（从而消除了仅使用开放授粉和多混合交配设计），7）只要工作量合理，策略可以要求相当复杂的交配和测试设计，后勤是可行的，项目可以及时完成。

CFGRP湿地松育种策略综述

CFGRP湿地松育种策略需要对一般配合力（GCA）进行轮回选择（SHEL BOURNE，1969；Namkoung等人，1989，p、 44）因为有证据表明只有少量的特异配合力（SCA），而且CFGRP成员目前计划将风媒传粉的无性系种子园作为主要的生产群体。本节重点介绍该策略的基本方面，而基本原理、每个阶段的具体细节和文献引用将在后续章节中介绍。该策略的一个主要组成部分是用于细分繁殖群体的3种结构类型：首先，将育种群体中的933个选择水平地分为24个育种组，每组39个选择。一个育种组内的选择与任何其他育种组中的选择无关，以便完全避免风授粉无性系种子园的种子近亲繁殖，每个群体有1个克隆（图2）。风媒传粉种子园是大多数CFGRP成员的主要生产群体。第二，存在2个超系（标记为橙色和蓝色）；每个超级系由一个主要群体组成，其中包括1/2的育种群体（12个育种群体）和12个育种群体中前30个选择的精英群体。更多的重点（在育种和测试方面）将被放在2个精英群体的成员上，并且CFGRP成员使用控制授粉的家庭部署到经营性种植园将能够通过在两个不同的超级品系的精英成员之间进行杂交来避免近亲繁殖。最后，在主要种群中，根据预测的遗传价值（图1），将每个育种群体垂直分为3个阶层（每个育种群体的每个阶层有13个选择）。每个繁殖群的第一层包含前13个选择（39个），第二层是中间的三分之一，第三层是最下面的三分之一。该策略要求越来越重视在更高层次的选择（图2中更多的全同胞杂交和更好的GCA测试）。
育种策略以互补交配设计为基础，采用随机、重复的后代试验（由单一花粉混合物形成）来估计育种群体中选择的GCA值，采用无重复全同胞选择区（由第二代育种群体中选择间的受控杂交形成）对第三代育种群体进行正向选择（图2）。在第二代育种群体的933个选择中，只有360个将接受多混合GCA测试：那些在上层和/或在第一代后代测试中GCA测试不好的选择。这些第二代多花杂交试验的数据将与第一代自由授粉和控制授粉后代试验的数据相结合，并使用最佳线性预测为所有第二代选择制定统一的排名。这些排名既可用于选择生产群体中的无性系（图2中的风媒授粉和控制授粉种子园），也可用于选择第三代繁殖群体（图2中的正向和反向选择）。
大多数全同胞交配都是在同一个育种群体内进行选择间的杂交，以保持育种群体间的不相关性。例外情况是精英群体成员之间的杂交，这将被限制在同一条超级线内的杂交。每一个全同胞家系将被种植在一个包含50到100株幼苗的无复制地块中（图2中的全同胞选择地块）。将从最佳家系地块（基于GCA测试）进行正向选择，以形成第三代育种群体的最大部分。每一个繁殖群体将被重组为40个选择，第三代的普查数量为N=960。CFGRP成员可以在繁殖周期的任何阶段建立生产群体。大多数成员计划利用无性系嫁接种子果园，依靠风媒传粉形成种子，部署到经营性种植园（图2）。拥有24个繁殖群体确保了这些果园可以用24个不相关的无性系建立起来（即使是在后代）。CFGRP成员计划将控制授粉种子部署到经营性种植园（例如，BUTCHER的篱笆人工授粉果园，1988年，或CARSON等人，1990年的草地果园）可以从两个精英群体中选择并交配顶级无性系，完全避免近亲繁殖。

项目的主要特点

更注重优质材料

在高级世代育种计划中，育种群体中的每一个选择都有一个基于其自身表现及其在先前遗传测试中的亲属和祖先的表现的预测遗传价值。为了获得最大的短期遗传增益（特别是在用于经营性种植园的材料方面），重要的是要逐步将更多的精力集中在预测遗传价值越来越大的材料上（LINDGREN，1986；LINDGREN和MATHESON，1986）。这一总体概念贯穿于我们项目的几个方面：1）在形成繁殖群体时，一个特定选择的更多亲属被允许进行越来越多更好的选择，2） 育种群体分为主要和精英部分，精英群体中只包括前60个选择（933个选择中的一个）（图1）；3）根据预测的遗传价值，主要群体进一步分为三个阶层（图1）。
育种群体分层为精英和主要群体最初用于绵羊育种（JAMES，1977，1978；HOPKINS，1978），最近被引入树木育种（COTTERILL，1989；COTTERILL等人，1989）。其目的是集中精力和努力（在育种和测试方面）于该计划中那些包括在精英群体内的最佳选择（见怀特评论，1992年）。在文献中，“精英”和“核心”（elite and nucleus）这两个词可以互换使用，指的是包含在排名靠前那一部分中的个体（MAHALOVICH和BRIDGWATER，1989）。在我们的战略中，精英群体的管理要比主要群体密集得多（详情见下文）。同样在后代中，从主要群体中选出的最优秀的个体选将被提升到精英人群中使用。这有助于扩大后代精英群体的基础，增加长期收益。尽管将一些选择从精英向下转移到每一代的主要群体中也会增加长期收益（COTTERILL，1989；COTTERILL等人，1989），但在我们的计划中，如果不引起主要种群育种群体之间的一些亲缘关系，这是不可能的。
也许林木育种的新方法是将主要种群进一步分层为3个层次，目的是逐步减少（在育种和试验方面）对逐渐较低阶层的重视（图1）。这是将繁殖种群分为精英种群和主要种群的逻辑延伸，也遵循了LINDGREN（1986）所体现的更注重更好材料的概念。在我们的策略中，第一层的312个选择（13个选择x 24个育种组，图1）是预测遗传价值最高的选择。这些无性系在不久的将来更有可能被纳入生产群体，为下一代的精英群体做出选择；因此，我们选择繁殖它们，并比在第二、第三层的选择更深入地进行试验。对第二层的选择不太重视，只有很少的努力针对底层保留主要是为了基因保存和未来可能有价值的等位基因注入更高质量的材料。在资本无限供给的情况下，可以非常密集地测试和培育所有的选择。我们决定逐步地更加重视高预测遗传价值的选择，这是一个经济和后勤方面的决定，将更多的精力放在更高的近期经济价值的选择上。

使用随机和混合模型分析技术

通常将遗传效应作为随机变量来估计方差分量和遗传力，然后作为固定效应来估计家庭平均数（WHITE和HODGE，1989，第2章）。一致地将遗传效应作为随机变量处理，导致了三种分析方法（选择指数、最佳线性预测BLP和最佳线性无偏预测BLUP），这些方法在我们的湿地松计划中有几个重要的表现形式。首先，选择指数法用于1）开发测试设计（WHITE和HODGE，1991，1992），2）确定最佳选择年龄（WHITE和HODGE，1992），以及3）最大化育种和生产群体的选择收益（FALCONER，1981；BULMER，1985；COTTERILL，1986；COTTERILL和JACKSON，1989；COTTERILL和JACKSON，1989；COTTERILL和HODGE，1992迪恩，1990年）。第二，BLP方法有助于在杂乱的后代测试中，例如，在不同的杂交次数或测试地点选择后代，或在不同年龄、质量、土壤类型等测试中选择后代，BLP方法有助于准确预测亲本育种值（HENDERSON，1963，1984，WHITE and HODGE 1988，1989）。第三，这些技术自然而然地导致在动物育种中使用重叠世代（VAN VLECK et al.，1987）和提倡树木改良（LINDGREN，1986），因为所有世代的选择都可以在可比较的基础上进行排名。因此，在为我们的育种群体进行选择时，我们不关心选择是第一代（即落后）还是第二代（即向前）；这两种类型的选择都是为了在约束亲缘关系下获得最大的收益。最后，对每个选择的预测遗传价值的精度进行了估计，在我们的例子中，育种群体中的一些选择（例如经过良好测试的后向选择）几乎不需要进一步的测试，从而减少了工作量。

繁殖群体成员间的有意近亲繁殖

在繁殖群体中，强制近亲繁殖与选择相结合可以从种群中清除有害的隐性等位基因，从而增加遗传增益（STRICKBERGER，1968；LINDGREN和GREGORIUS，1976；HALLAUER和MIRANDA，1981；VAN VLECK等，1987；NAMKOONG等人，1989）。虽然强制近亲繁殖在理论上是一种非常有前途的技术，但是对于额外的益处（高于GCA的反复选择）和潜在的负面影响（例如，繁殖力降低）的经验证据很少（DICKERSON和LINDHE，1977；HALLAUER和MIRANDA，1981）；因此，近亲繁殖被纳入我们的战略，但不是它的主要方面。
选择优良的祖先作为近亲繁殖的重点是获得最大收益的重要因素（NAMKOONG等人，1989），因此湿地松的这种策略要求在相关选择中进行定向交配，主要针对繁殖种群前1/3的成员。繁殖群体中最优秀的成员（即，前3%到5%）将自交（LINDGREN，1986），但自交可能导致纯合性增长过快，从而导致收益减少（HALLAUER和MIRANDA，1981）。因此，其他类型的相关交配（即全同胞间、半同胞间和回交）也将在有限的基础上用于主要在繁殖群体的前三分之一的优良选择。

结构育种群体与互补交配设计

如上所述，育种群体分为精英群体和主要群体，主要群体根据遗传质量进一步分为3个阶层，以便于更加重视遗传质量较高的选择。叠加在这种垂直分层上的是水平繁殖群结构（VAN buitenen，1976；BURDON et al.，1977；VAN buitenen and LOWE，1979；MCKEAND and BIENEKE，1980；BURDON and NAMKOONG，1983；WHITE，1992a），旨在管理生产群体中的近亲繁殖（图1）。在这样一个高度结构化的育种群体中，采用互补交配设计CMD（VAN BUIJTENEN，1976；VAN BUIJTENEN和LOWE，1979；LOWE和VAN BUIJTENEN，1986）被用于：1）为育种群体的不同阶层提供不同的交配和测试设计的灵活性，2）促进强制近亲繁殖的使用，3）提供成本效益高的匹配和测试方法（参见“生成间隔和工作量”）。Polymix（PM）后代测试并不总是最优的（BURDON和VAN BUIJTENEN，1990），但通常对于排名选择非常有效（BURDON和SHELBOURNE，1971年；LINDGREN，1977年；VAN BUIJTENEN和Namkoung，1983年；VAN BUIJTENEN和BRIDGWATER，1986年；BURDON和VAN BUIJTENEN，1990年；BRIDGWATER，1992年）。因此，CFGRP将为此目的使用复制的PM子代测试。为前向选择而进行的互补全同胞交配将不会种植在重复的小径中（因此每个杂交需要更少的种子，并且允许更灵活地与顽固杂交）；这些杂交将包括远交和不同程度近亲繁殖的相关杂交。在这个互补方案中，不需要复制用于统计目的的全同胞选择小区，因为在假定没有特定配合力的情况下，全同胞家系的遗传价值可以通过重复多混合试验预测为GCA的中亲。一旦以这种方式识别出良好的全同胞家系，全同胞选择小区就允许在家系中进行最佳表型的初步选择。

育种结构与形成

人口结构和规模考虑因素

在回顾了育种群体规模和结构的理论和实践意义（怀特，1992a）之后，我们的育种群体采用了育种组这一结构。通过限制所有相关关系发生在育种组（同义称为亚系）内，通过从不同（因此也不相关）育种群体中选择成员组成种子园，可以完全避免种子的近亲繁殖（VAN BUIJTENEN，1967；BURDON et al，1977年；VAN BUIJTENEN和LOWE，1979年；MCKEAND和BIENEKE，1980年；BURDON和Namkoung，1983年）。在所有性状的平均育种值方面，所有育种组都近似相等，并且使用相同的选择标准为相同的目标进行育种。
对于计划将风媒传粉的无性系种子园作为主要生产群体的CFGRP合作者，至少需要9个育种组，以确保在系统设计中10 m×10 m的果园间距处亲戚（即克隆的分株或来自同一育种组的亲缘）之间至少间隔30 m（LOWE和VAN BUIJTENEN，1986；HODGE和WHITE，1992b）。然而，需要更多的育种组来允许组间的选择（BAKER和CURNOW，1969年）；尤其是果园去劣行为，包括移除50%到75%的无性系似乎在很多情况下都是有益的（COTTERILL和JACKSON，1989年）。在其他以风媒传粉种子园为基础的应用育种项目中，育种群体一般分为15至30个育种组(VAN BUIJTENEN and LOWE, 1979; KANG, 1979b; MCKEAND and BIENEKE, 1980; PURNELL and KELLISON, 1983)。湿地松育种群体被划分为24个育种组，因为除了理论上的考虑外，24个育种组的使用在管理安排上是方便的：大多数CFGRP合作者将实际管理（出于育种目的）2个育种组。
理论研究表明，每个育种组的初始有效近亲繁殖群体规模应为Ne=10至40，以支持几代人获得可观收益的育种和选择计划（KANG，1979a；BAKER和CURNOW，1969；NICHOLAS，1980；MAHALOVICH和BRIDGWATER，1989；WHITE review，1992a）。如果选择之间有相当大的相关性，那么个体数量N（即每个育种组的总选择数）需要更大，比如加倍到N=20到80。在选择湿地松繁殖群体时，我们的目标是这些范围的中间（Ne=20-25和N=40）。
湿地松育种群体的目标规模为960个选择群体，共有24个育种组，每个育种组有40个选择。这比许多普查数字在200到400之间的应用树木改良计划都要大（WHITE，1992a评论）。这种规模和结构的繁殖群体应满足导言中确定的所有3个目标：在不牺牲潜在长期收益的情况下，提供接近最大的短期收益，并提供相当大的灵活性和基因保护。

繁殖群体的形成

在HODGE等人（1989年）的研究中，充分记录了选择候选者纳入育种群体的过程。简言之，可供纳入高世代群体的材料包括：1）2373个第一代原始选择，称为后向选择，2）从2700个不同的全同胞家系中通过第一代选择的杂交产生的最佳个体的正向选择，3）一些有希望（但通常未经测试）的克隆，可以作为注入到种群中。
利用最佳线性预测（BLP）和选择指数理论，对前2类候选基因进行统一排序。根据后代试验数据，用BLP方法预测了2373个第一代亲本的15年体积（VOL）和抗锈性（R50）的育种值（WHITE和HODGE，1988）。正向选择的育种值估计为亲本育种值的平均值（从上一步开始）加上育种值的增量，以考虑家族内选择（BVW）的收益。计算2700个全同胞家系的BVW，假设在单个后代测试中选择最高的无锈个体，每个全同胞家系有30棵树。用这种方法计算的杂交后代VOL和R50的预测值与第一代选择的预测值直接可比。接下来，使用生长和产量计算机程序量化锈菌感染对产量的影响（NANCE等人，1983年），估算了VOL和锈菌繁殖值（R50）的经济权重（HODGE等人，1989年）。由于经济权重估计相当不精确，而且这两个性状在合作社成员中的重要性可能不同（而且随着时间的推移），我们开发了3个对生长和锈病具有不同相对权重的指数：IB、IG和IR，IG和IR其中IB是总的基因型值（也称为遗传价值），当给定锈病和生长的估计经济权重时，IG主要侧重于生长，IR主要侧重于抗锈性。所有5073个第一代和第二代候选育种群体（2373个原始第一代选择和2700个全同胞杂交组合的前向选择）都根据这三个指数进行排序。一般来说，如果一个候选者在3个指标中的任何一个表现突出，则将其纳入育种群体。这与NAMKOONG（1976）提出的多指标选择策略相似，并导致在每个育种组内培育生长、锈病和两种性状的品种（CARSON等人，1990年）。在选择过程中，试图平衡最大化遗传增益和最小化相关性的目标，以保持广泛的遗传基础。因此，允许的最大亲缘数量为7个，并且这个数量随着预测遗传值的降低而减少（这符合更强调育种价值更高的克隆的原则）。例如，具有非常高的基因型值（IB，IG，IR）被允许通过包含亲本本身（原始选择A）和从A与其他亲本的2到4个全同胞杂交中的每一个包含1个或2个正向选择（最多7个亲属，最多2个来自同一个全同胞家系）为所选群体贡献基因。相比之下，一个高于平均水平但不突出的亲本（比如B）可能会从B与其他亲本的2个全同胞杂交中的每一个向前选择，或者从一个全同胞杂交和原始选择（即2个亲属）中选择一个基因。最后，一个普通的亲本（C），通常只从C与一个更好的亲本的全同胞杂交的一个正向选择中贡献基因。
大量被称为“注入”的新选择也被纳入育种群体，主要是为了扩大遗传基础（HODGE等人，1989年）（表1）。注入来源多种多样，其中大部分（76%）的输入都包含在群体中，因为它们可能具有抗锈病的有利等位基因。大多数是“无锈病”的选择，在90%以上的树木感染的林分中没有锈病。实现增益测试表明，这种方法在抗性方面产生了显著的遗传增益（HODGE等人，1990年）。此外，无锈选择是人为筛选抗锈性的（ANDERSON等人，1983年），只有前三分之一的无锈选择作为输入。其余的注入物是对次要性状（高树胶产量或沥青溃疡病抗性）更优的选择，或是从其他湿地松改良项目（如美国林业局和津巴布韦）中选择的。

繁殖群体构成

湿地松的高级繁殖群体目前有933名成员（表1）。注意，群体中395个成员是原始的第一代选择（即反向选择），其预测的总育种值（IB、IG或IR）足够高，足以被纳入（2373个中的395个代表第一代选择的前17%）。同样，群体中的318名成员是从2700个全同胞家庭中较优者中向前选择的。总共220次输入完成了繁殖群体（表1）。总的来说，850个不相关的个体为繁殖群体贡献了基因，整个群体的近交有效群体规模为Ne=625；因此，群体具有广泛的遗传基础。与第一代选择的群体相比，这一群体的遗传有很大的改善（表1）。在第一代大规模选择之后，在15年的连续小区试验中，每棵树的材积增长了10%（相当于20岁时每公顷的材积增加了7.0%），而在未改进的检查中，防锈性没有提高（HODGE等人，1989年）。第二代选定种群的平均预测育种值表明，每棵树的体积增加20%（每公顷体积增加17%），抗锈性显著提高，当未改良的材料受到50%的感染时，预计只有35%的锈病感染（表1）。这24个不同的育种组中，每一个大约包含39个无性系。所有相关的选择总是被分配到同一个育种组，并且在不同的组中分配输入。这24个组的抗锈性和体积生长的平均育种值相似。群体普查数字为39，典型育种群体的近亲繁殖有效群体规模为Ne=26，范围为18至37。每个育种群体指定1至5个克隆，纳入2个精英群体中的1个，共有60个克隆（图1）。24个繁殖群体构成了主要种群，分为2组，每组12个，分别命名为橙色和蓝色超系，每一个超系都支持一个30个无性系的精英种群（为了后代的丰富）。平均育种值在繁殖种群的各阶层间有显著差异，对有效种群规模的相对贡献也有显著差异（表1）。特别要注意的是，平均育种值较高的层具有较小的Ne/N比，这是因为允许具有较高育种值的选择具有更大的相关性。这样，繁育群体广泛的遗传基础和基因保存功能更多地由下层承担，这样就可以从遗传质量较高的阶层获得短期遗传增益。

繁殖群体管理

克隆库建立

1990年完成了高级世代育种群体的选择，并将每个选择的4到12个分株嫁接到克隆库中（HODGE等人，1989年，1990年）。每13个CFGRP成员将管理1或2个育种组，用于育种和试验目的，这些群体中的所有选择都被嫁接到育种设施附近的克隆库中。此外，为了保险起见，向前选择也被移植到另一个成员的克隆库中。在第一代种子园中已经出现了逆向选择。一个典型成员的克隆库包含100个克隆（来自2个育种组的80个克隆加上大约20个其他成员的正向选择）。在后代中，用于家系内选择的未复制的全同胞家系地块（图2）一旦进行了选择，也将用作育种设施。这样就不需要在后代中使用克隆库，从而节省了时间（5到8年）和相关成本。这在当代是不可能的，因为选择分散在数公里之外。通过在育种设施附近种植所有的全同胞选择区，每个成员将能够在8至10岁的年龄选择后不久开始育种。

多元混合物测试

为了降低成本和简化管理，933个选择中只有360个将在polymix测试中进行测试。一个特定的选择是否会进行后代测试取决于1）基于其预测育种值的优越性；2）育种值预测的精度，即它在第一代的测试效果如何。对于排名较高的无性系来说，在不久的将来，亲本或其后代有可能被纳入生产群体，因此对这些无性系进行精确的育种价值预测是很重要的。仅在少数地点进行的反向选择和正向选择（从未进行过后代测试，因此只有亲本信息可用）的育种价值预测都不如经过充分测试的后向选择的预测准确。换言之，基于较少数据的预测有更多的误差，真实育种值显著高于或低于预测育种值的概率更大。混合后代试验中的360个无性系均为60个优良无性系和300个主要群体的无性系：1）110个第一层正向选择（全部是来自育种群体前三分之一的全同胞家系的正向选择），2）100个第一层向后选择（第一代选择排在前三分之一）第一代在5个或5个以下的测验中，3）50个第二层次的向后选择（中间三分之一）在2个或更少的测验中；4）40个第二阶层正向选择，其父母的平均测验次数小于或等于2。排在中间三分之一的无性系只有在第一代测试非常差的情况下才进行后代测试，因为只有这样，真正的育种价值才有可能高到足以保证纳入第三代生产群体。最后，第三层无性系（每个繁殖群的后三分之一）主要是注入，除非早期的选择测试开始运作，否则不会在这一代进行多元混合测试。这又是一个更加重视高等级材料的例子：所有的精英克隆都将被测试，210个第一层克隆将被测试，90个第二层克隆将被测试，第111层克隆将不被测试。花粉组合将由来自30个亲本的花粉组成，其育种值接近第二代育种群体的平均值。花粉收集于1992年，并将于1994年、1995年和1996年进行混花粉试验的育种。克隆库在这段时间内将有6到8年的历史，应该提供足够数量的花粉和雌花，以供育种之用（鲍威尔和怀特出版）。然而，在有利的情况下，CFGRP成员也会在第一代种子园中培育出后向的选择。在任何情况下，多混合体试验的育种不会延续到1995年以后。在这一点上，尚未开花的无性系将不包括在这些测试中。polymix测试将在2年内种植（1996年和1997年，图2）。在每个试验地点，试验设计将是随机的完整区组设计，每个家庭有4个区组和5棵树，在非毗连地块上（WHITE和HODGE，1992年）。Polymix系列将被分成大约30个集合，以最小化复制大小，并且集合将嵌套在区组中。来自同一育种组的家庭总是在同一组中，因为这些是最重要的比较（因为所有主要种群的育种都是在育种组内进行的）。这60个精英克隆将被分成两组30个polymix家族（其中30个来自橙色系，30个来自蓝色系），所有60个家族将在14个地点进行测试。对于湿地松材积生长（WHITE和HODGE，1992年），有必要在12个地点重复后代测试，以达到15个地点测试效率的97.5%（假设RCB设计，4个重复，5棵树/科/代表）。效率是指育种值预测的精确性，因此也指亲本或家系选择的准确性。为了达到95%的效率，需要6个位置（WHITE和HODGE，1992）。种植14个地点可以减少到97.5%效率所需的12个测试，也意味着CFGRP的每个成员将在他们的林地上种植一个精英群体的混合测试（2个大型合作成员将种植2个测试）。此外，试验将分配到不同质量或不同立地指数的地点，这可能有助于“区域化”（JOHNSON and BURDON，1990），在这种情况下，是生产种群的一个子划分，以便利用湿地松与立地质量相关的可预测基因型x环境相互作用（ALLARD和布拉德肖，1964年；霍奇和怀特，1992年）。主要种群中的300个无性系将在7个地点的每一个地点进行多元混合测试。这允许一些操作降级到6个地点，以确保95%的测试效率（WHITE和HODGE，1992）。