油松种源/家系苗期生长遗传变异分析*

2010-09-25高桂琴马建全刘永红程春红杨培华樊军锋

陕西林业科技 2010年2期

高桂琴,马建全,刘永红,崔嵬,程春红,杨培华,樊军锋

(1.西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100;2.桥山林业局,陕西黄陵 727300)

油松是我国特有树种,它生长迅速,材质优良,并且具有较强适应性,是我国北方地区主要的造林树种。油松天然分布广,地域跨辽宁、山西、陕西、山东等14个省区,其中陕西油松天然林面积最大,约占 45%以上[1],有丰富的种质资源。近年来对油松的研究多集中在种子园或家系选择的基础上,对种源家系多层次遗传变异研究较少[2-4]。

本研究主要针对油松种源/家系两个层次进行试验研究,从苗期性状入手,探索不同种源家系变异规律,为今后优良种源/家系选择和遗传改良奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用341个家系种子,分别来自油松天然分布区内11个种源,包括陕西的洛南(LN)、周至(ZZ)、府谷(FG)、留坝(LB)、洋县(YX)和黄陵(HL),内蒙巴彦淖尔市的乌拉尔(NM),山西的浑源(HY),甘肃的电尕(DG)、卡坝(KB)和天水(TS)。根据各地天然林面积,分别选取数量不等的亚优势木作为采种母树,2008年分单株进行采摘,并记录采摘点的地理气候等因子(见表1)。

表1 油松采种点主要地理气候因子

1.2 试验方法

油松种子园子代苗期试验设在陕西桥山林业局双龙林场,属温带大陆性季风气候,年平均气温9.4℃,1月平均气温-4.7℃,7月平均气温22.5℃,年平均日照2 528 h,无霜期172 d。年均降水568.8 mm,70%集中在夏秋,海拔730 m,土壤以黄土为主。

采用营养袋容器育苗,完全随机区组排列,每家系20行小区。播种前所有家系种子用高锰酸钾溶液消毒后催芽,每家系70%露白后播种,每袋2粒。2009年底进行生长量调查,在每个家系中选取中间一行,连续调查30株,进行测量。

1.3 统计方法

对各性状采用巢式设计方差分析[5-6],线性模型为:

Y ijk=μ+τi+δj(i)+εk(ij),其中 ,Yijk为第i个群体第j个家系第k个观测值,μ为总平均值,τi为群体间效应值,δj(i)为群体内家系效应值,εk(ij)为随机误差。

遗传参数的估算[7-8]:

家系遗传力:h2f=δ2f/(δ2f+δ2e/n)

单株遗传力:h2j=4δ2f/(δ2f+δ2e)

遗传增益:△G=s·h2/x=i·δ2p×h2f/x×100%

式中h2f为家系遗传力,h2j为单株遗传力,δ2f、δ2e分别表示家系方差、机误,n为家系数,△G为遗传增益,s为选择差,h2为广义遗传力,i为选择强度,δ2p为表型标准差。

采用dps9.01和spss12软件包进行有关分析,多重比较采用LSD测验。

2 结果与分析

2.1 油松种源变异分析

对油松11个种源341个家系的苗高生长按照巢式设计进行综合方差分析,结果见表2。

表 2 油松种源/家系综合方差分析

从表2可以看出,油松种源间及种源内家系间苗高生长量差异均达到极显著水平。从方差分量可以看出,种源和家系的所占方差分量都大于30%以上,说明种源和家系苗高变异十分丰富,是变异的主要来源,选择潜力很大。

为了更进一步了解油松种源间苗高生长变异规律,对油松种源苗高进行多重比较分析。表3是油松11个种源苗高多重比较结果。可以看出,大多种源间苗高差异达到1%显著水平,其中山西浑源(HY)的种源苗高最大,达到9.24 cm,是苗高最小的内蒙(NM)种源2.24倍。较大的甘肃天水(TS)、陕西洋县(YX)、陕西洛南(LN)种源苗高与较小的陕西府谷(FG)和陕西留坝(LB)种源苗高差异也达到极显著水平。

表3 油松种源多重比较结果

2.2 油松种源内家系间变异分析

家系变异是油松遗传改良和家系选择的基础和依据,对11个油松种源内各家系苗高变异做进一步分析,表4结果显示,不同种源各家系间苗高生长差异均达极显著水平(P＜0.01)。

用变异系数表示性状值离散特征,变异系数越大,则性状值离散程度越大。不同种源苗高性状的表型变异系数均有一定差异,除遗传因素外,不同种源环境的异质性也是导致种源表型变异的一个主要原因。从各种源内的极差变异特征来看,苗高极差变异幅度3.26～9.95,极差变化较大的是HY、YX和 TS种源,变化较小的是 FG和LB种源。极差越大,差异越明显,进行遗传改良的潜力越大,期望遗传增益就越高。极差越小,表明家系性状就越稳定,进行家系选择的效果就越不明显。

标准差也能反映一个数据集的离散程度,按照标准差从大到小的顺序排序为:H Y(1.97)＞TS(1.75)＞YX(1.74)＞ZZ(1.56)＞HL(1.54)＞NM(1.23)＞LN(1.06)＞KB(1.03)＞DG(1.01)＞LB(0.90)＞FG(0.87),这个排序与极差的排序基本吻合,说明油松家系间苗高变异有较强的规律性。

表4 不同种源家系间方差分析结果

2.3 苗高与千粒重的相关分析

千粒重是体现种子大小与饱满程度的一项指标。同一品种的千粒重越大,其种子内部的贮藏营养物质越多,发芽就整齐,幼苗也就健壮。千粒重的大小又主要受遗传基因控制,尽管受地理气候、林分状况及结实丰欠年生理周期的影响,千粒重有一定的产地和年度变异。千粒重的大小变异是否与生长性状的变异也存在关联需要做进一步分析。表5列出了油松各种源不同家系苗高与其千粒重的相关分析结果。

表5 油松种源内家系1年生苗高与千粒重的相关系数

可以看出,种源内家系苗高与千粒重大多数相关紧密,11个种源中H Y、TS、YX、HL、ZZ、LB和NM 7个种源内不同家系苗高与千粒重相关系数达到显著或极显著水平,而LN、KB、DG和FG 4个种源内家系苗高与千粒重相关未达到显著水平。合并所有家系与千粒重进行相关分析可以看出,相关系数为0.3,已达到极显著的相关水平。说明油松千粒重与1年生苗高相关比较紧密,千粒重的大小对促进苗高生长有一定的作用。

表6 苗高遗传参数估算

2.4 遗传参数估算

在林木育种中,遗传力、遗传变异系数和遗传增益等遗传参数不仅是用来判断性状的变异性及传递给后代的能力,也是确定选择方式,估计选择效果,制定改良计划和育种方案的重要依据。根据方差分析的期望均方,可估算出相关的遗传参数。表6列出通过家系方差估算的苗高家系和单株遗传力,遗传变异系数和遗传增益情况。

可以看出,苗高的家系和单株遗传力都大于0.8以上,呈现强度遗传,家系遗传力都大于0.9以上。内蒙种源的家系和单株苗高遗传力均最大,达到0.989和0.963;府谷家系和单株的遗传力均最小。遗传变异系数可以反映家系遗传变异程度,11个种源的家系变异系数都大于13%以上,其中遗传变异系数最大的是内蒙的巴彦淖尔为29.79%,其次是陕西的洋县、陕西周至和山西浑源;遗传变异系数最小的是陕西府谷为13.04%。遗传增益反映了下一代比亲本可能增加的收获量,是林木育种中衡量选择效果的主要参数之一。遗传增益的大小不仅取决于性状的遗传力和群体表型方差,还和选择强度有关。以20%为入选率,选择强度则为1.44,来估算各种源地家系苗高遗传增益。由表6可知,内蒙的苗高遗传增益最大,达到41.49%,府谷的遗传增益最小,也达到17.67%,预期增产效果十分显著。