Скрещивания, в которых участвуют более двух родительских форм или гибридное потомство повторно скрещивается с одним из родителей, называются сложными.
Они делятся на ступенчатые и возвратные.
Ступенчатые скрещивания применяют, когда хотят соединить в гибридном потомстве наследственность нескольких родительских форм. Их можно представить в виде следующих простейших формул: [(АХБ)ХВ]ХГ или [(АХБ) X (ВХП)ХГ].
В первом случае гибрид, полученный от скрещивания двух родительских форм А и Б, дополнительно скрещивается с формой В, а затем с формой Г, во втором случае сначала скрещиваются попарно сорта А и Б, В и Г, а их гибридное потомство скрещивается между собой и с формой Д. В обоих случаях скрещивания осуществляются последовательно, ступенчато.
Метод ступенчатой гибридизации очень широко применяется в современной селекции. Переход от парной к сложной ступенчатой гибридизации вызван повышением требований к сортам сельскохозяйственных культур, поскольку скрещивание двух родительских форм, как правило, не обеспечивает получения сорта с нужными качествами. Для формирования нового сорта требуется участие 4—5, а иногда и большего числа исходных форм.
Сущность ступенчатой гибридизации заключается в том, что полученные в результате скрещивания формы растений с несколькими положительными признаками вновь скрещиваются с другими формами или сортами, имеющими другие положительные свойства, которые у ранее полученных форм отсутствовали и которые желательно передавать.
Метод сложной ступенчатой гибридизации в нашей стране был разработан и впервые успешно применен А. П. Шехурдиным. В НИИСХ Юго-Востока на основе этого метода были созданы сорта мягкой яровой пшеницы Лютесценс 53/12, Альбидум 43, Саратовская 36, Саратовская 39, Саратовская 210, Саратовская 29 и другие, а также ряд сортов твердой безостой пшеницы. Урожайность новых сортов оказалась на 40—60 % выше, чем исходного местного сорта Полтавка, с которого начиналась селекция яровой пшеницы в институте.
Один из лучших отечественных сортов яровой пшеницы Саратовская 29 был получен в результате трехступенчатого скрещивания. Вначале путем скрещивания Белотурки и Полтавки получили замечательный по технологическим качествам зерна сорт Сарроза (Саратовская розовая). Он превышал по урожайности Полтавку, но уступал выведенному из нее сорту Лютесценс 62. Для дальнейшего повышения урожайности сорта Сарроза его скрестили с высокоурожайным сортом Лютесценс 91 и получили высокоурожайный, но поражающийся пыльной головней сорт сильной пшеницы Альбидум 24. Чтобы ликвидировать этот недостаток, ка третьей ступени его скрестили с устойчивым к пыльной головне сортом Лютесценс 55/11. В результате такого трехступенчатого скрещивания из гибридной популяции был отобран высокоурожайный, выдающийся по технологическим качествам, устойчивый к пыльной головне сорт Саратовская 29.
Сложная ступенчатая гибридизация — основной метод селекции пшеницы во всех странах мира.
Академик П. П. Лукьяненко применил сложную ступенчатую гибридизацию с использованием географически отдаленных форм при создании сорта озимой пшеницы Безостая 1. Выдающиеся качества этого сорта — результат длительного последовательного накопления на различных ступенях сложного скрещивания важнейших свойств, которыми должен обладать современный сорт пшеницы интенсивного типа. В этом сложном скрещивании можно выделить следующие основные этапы, или ступени.
1. Сочетание признаков короткостебельиости японских форм с крупноколосостью и ржавчиноустойчивостью итальянских (сорт Ардито).
2. Внесение в этот сорт свойств скороспелости и засухоустойчивости аргентинских форм (сорт Клейн 33).
3. Скрещивание североамериканского озимого ржавчиноустойчивого, имеющего высокие технологические качества сорта Канредфулькастер с яровым сортом Клейн 33 (озимый сорт Скороспелка 2).
4. Скрещивание скороспелого, ржавчиноустойчивого, короткостебельного, крупноколосного, но недостаточно зимостойкого сорта Скороспелка 2 с более зимостойким, высокоурожайным сортом лесостепного экотипа Лютесценс 17 (сорт Безостая 4).
5. Выведение из сорта Безостая 4 путем повторного внутрисортового отбора сорта Безостая 1.