闽楠优良家系和单株的早期综合选择研究

欧建德

(明溪县林业局, 福建 明溪 365200)



闽楠优良家系和单株的早期综合选择研究

欧建德

(明溪县林业局, 福建 明溪 365200)

对福建明溪地理种源试验的20个闽楠家系7年生子代林进行测定，采用树高、胸径和单株材积生长量多性状指标综合评价，估算其遗传增益。结果表明，选出的4个优良家系的树高、胸径和单株材积分别比家系均值提高22.85%、29.56%和89.27%;优良家系的树高、胸径和单株材积的平均遗传增益分别为19.26%、25.49%和78.99%, 从优良家系选出的11株优良单株，树高、胸径和单株材积较家系平均值增加了53.16%、84.96%、341.16%，预期遗传增益分别为25.82%、35.59%、122.20%，选出的优良单株可作为闽楠的育种材料。

闽楠；优良家系；优良单株；综合选择

闽楠(Phoebebournei)是中国特有二级珍稀濒危保护植物[1-2]，具涵养水源、培肥土壤功能，为经济价值较高的上等珍贵用材阔叶树种[3]。发展闽楠人工林，是解决当前资源短缺的有效途径。林木遗传改良作为森林培育的基础性工作，对资源培育具有重要意义。前人已在南方红豆杉(Taxuschinensisvar.mairei)等树种进行多层次遗传改良, 并取得了理想的成效[4-8]。当前，闽楠良种选育相对滞后，通过对种源-家系-优良单株的多层次遗传改良, 从而提高遗传品质显得十分必要。目前，有关闽楠遗传改良方面的研究较少，且大多停留在种源层面或家系层面[9-15]，围绕闽楠种源-家系-优良单株进行多层次遗传改良方面的研究少见报道。福建明溪作为闽楠优良地理种源区[9,12,14]，为此, 在福建明溪地理种源的基础上，进行闽楠优树选择、优树家系评价与优良单株联合选择, 了解其遗传变异规律，以期获得理想的育种材料，为推广闽楠良种造林,加快遗传改良进程提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在福建省明汉县，属武夷山南侧支脉，亚热带季风气候，温和湿润,雨量充沛，日照充足，水热条件好。年平均气温18.1 ℃,极端最高气温38.0 ℃，极端最低气温-7.0 ℃,全年日照时数 1 762 h。其中育苗地位于明溪县上坊村，海拔330 m。圃地地形开阔，土壤为沙壤，pH 5.2,土壤肥力中等。家系子代测定林设在福建省明溪国有林场龙湖工区, 海拔300 m，属低丘地貌。坡向东，土壤为山地红壤，土层厚度80 cm，肥力中等。

2 材料与方法

2.1 材料来源

2006年对福建明溪县的夏阳、瀚仙、沙溪、枫溪等地的闽楠进行优树选择。选优林分起源为天然林，以候选优树为中心，在立地条件相对一致的20 m半径范围内(至少包括30株以上树木)分别计算闽楠的平均胸径、平均树高、平均单株材积, 要求选中优树的胸径大于平均胸径+2倍标准差, 树高大于平均树高+2倍标准差, 单株材积大于平均单株材积+2倍标准差, 共计选出20株优树, 分别标记编码为Mxn-1至Mxn-20。同年11月进行优树单株采种,翌年利用优树种子在福建明溪进行容器育苗。

2.2 试验设计与方法

2008年2月采用优树种子繁育的容器苗营造子代测定林, 各项抚育管理措施一致。田间设计采用完全随机区组试验，3次重复， 20个优树家系，每个家系为1个小区，每个小区30株。2013年11月进行数据调查，逐株测量树高、胸径,并通过二元材积公式计算单株材积。

单株材积计算采用福建省林业勘察设计院1988年编制的福建省阔叶树人工林二元立木材积公式。

V=0.000 527 6D1.882 161H1.009 317

家系选择采用多性状综合评价:按照20%比率的入选率,选择优良家系。以Pi值的大小为选优标准，设有i个家系j个性状指标, 组成[aij]矩阵,Pi值计算按以下公式[16]进行。

aij=xij/maxxij

Pi=(∑(1-aij))1/2

式中:Pi为第i个家系到标准点的距离，Pi值越小的家系，子代综合表现越好；xij为第i个家系的第j个性状的调查观测值,maxxij为第i个家系第j列最大值，本试验中，i=20，j=3。

优良单株选择标准: 在优良家系内进行优良单株选择，优良单株选择以7年生材积作为主要指标, 同时兼顾树高和胸径2项指标, 要求当选优良单株的材积大于材积均值+5倍标准差。

2.3 数据分析

对调查数据进行方差分析、广义遗传力估算、遗传增益估算等[4,6-7,13]。

家系广义遗传力：h2=1-1/F

家系遗传增益：ΔG1=S1h2/X1

式中:h2为家系广义遗传力；ΔG1为遗传增益；F为均方比(F值)；S1为家系选择差；X1为群体平均值。

优良单株遗传增益:

方差分析模型及遗传参数的估算方法和计算公式参见参考文献[17],数据分析采用SASL软件进行。

3 结果与分析

3.1 家系生长与遗传变异分析

树高、胸径、单株材积是闽楠的主要生长性状, 可作为家系选择的主要指标, 能够较好地反映家系对特定环境的适应能力。遗传力作为反映性状变异受到遗传控制的程度。分析家系间生长性状差异性水平, 并测定家系性状遗传力, 是进行家系评价与选择的重要依据。为此，对闽楠的主要生长性状指标进行调查，并对其进行方差分析和遗传参数计算，结果见表1～2。

由表1～2可知，闽楠优树家系间生长性状存在着极显著性差异, 在树高方面家系的平均值为334.77 cm, 变幅为245.00～432.00 cm，变异系数为15.36%；在胸径方面家系的平均值为3.59 cm，变幅为2.26～5.08 cm，变异系数为21.24%；在单株材积方面家系的平均为 0.002 132 m3,变幅为 0.000 816～0.005 013 m3，变异系数为52.64%。说明各家系生长性状存在明显差异, 为优树家系进一步选择提供了条件, 能够从中选育出较速生的家系。家系在树高、胸径和单株材积性状上的遗传力分别为 0.842 872、0.862 434 和 0.884 827,表明家系在树高、胸径和单株材积性状上有着较高的遗传力, 这些性状较强地受到遗传控制，这为家系选择提供了保障, 说明可以通过优良家系选择达到遗传改良的目标。闽楠树高、胸径和单株材积性状的单株遗传力分别为 0.220 169、0.248 097 和 0.287 925。闽楠3个性状的家系遗传力均高于其单株遗传力，表明了闽楠选择育种应以家系选择为主，再从选择的优良家系进一步进行优良单株的选择，进而获得理想的遗传增益和育种材料。

表1 家系表型性状调查

注:**代表差异极显著。

表2 家系生长性状的遗传参数

注：树高和胸径的单位为cm，材积单位m3，变异系数单位为%。

3.2 家系综合选择

在当前闽楠良种缺乏的情况下，为尽快实现科研转化为生产力, 进行优树家系早期测定评价与选择, 并利用优树家系作为繁殖材料, 提高闽楠培育的成效显得十分必要。在家系间树高、地径和单材材积性状显著差异的前提下, 为避免单一考虑某个性状选择优良家系的局限性, 对参试家系进行综合评价[16]。按照公式aij=xij/maxxij和Pi=(∑(1-aij))1/2计算Pi值，结果见表3。

表3 闽楠家系综合评价数值

注:Pi值为第i个家系到标准点的距离。

从表3排序结果可知, Mxn-1家系Pi值最小，其后依次为Mxn-4、Mxn-2、Mxn-3，表现最差的为Mxn-17家系。根据优良家系选择原则, 按20%的入选率, 20个家系中的Mxn-1、Mxn-2、Mxn-3 、Mxn-4共4个家系可以入选。对中选优树家系生长性状的遗传增益计算，结果见表4。

表4 优良家系性状和遗传增益情况

由表4可知, Mxn-1家系的树高、胸径和单株材积的遗传增益分别为24.48%、35.89%和119.57%;Mxn-2家系的遗传增益分别为20.2%、18.58%和65.08%;Mxn-3家系的遗传增益分别为17.35%、17.86%和50.59%;Mxn-4家系的树高、胸径和单株材积的遗传增益分别为15.00%、29.64%和80.72%。

7年生闽楠的4个优良家系树高、胸径和单株材积的均值分别为411.25 cm、4.65 cm、0.004 035 m3；其现实增益分别为22.85%、29.56%和89.27%；优良家系的的树高、胸径和单株材积的平均遗传增益分别为19.26%、25.49%和78.99%,初步达到遗传改良的目标, 可以应用在生产实践中。

3.3 优良单株选择

进行联合选择作为林木遗传改良中常见的方法, 从优良家系中选择优良单株, 可以实现家系与单株两层次的遗传增益叠加，从而获得更好的遗传改良材料，同时为下一步的遗传改良提供育种材料。本研究按照优良单株选择标准, 共计选出了11株优良单株,其遗传增益结果见表5。

由表5可知，11株配合选择出的优良单株，其树高、胸径、单株材积性状比家系均值平均增加了53.16%、84.96%、341.16%，预期遗传增益分别为25.82%、35.59%、122.20%，这些优良单株可以作为闽楠的育种材料。

表5 优良单株性状指标及遗传增益

4 结 语

遗传测定结果表明, 参试的20个闽楠优树子代, 7年生的树高、胸径和单株材积的变异系数分别为15.36%、21.24%、52.64%, 家系遗传力分别为 0.842 872、0.862 434 和 0.884 827。多性状综合评选出的4个优良家系的树高、胸径和单株材积的平均遗传增益分别为19.26%、25.49%和78.99%, 现实增益分别为22.85%、29.56%和89.27%。配合选择出的11株优良单株的树高、胸径、单株材积性状指标平均分别为512.73 cm、6.53 cm、0.009 40 m3, 预期遗传增益分别为25.82%、35.59%、122.20%, 较家系平均值增加了53.16%、84.96%、341.16%。本研究选择出的优良家系与优良单株, 可以作为育种材料进入闽楠育种群体, 进行后续的遗传育种试验。

闽楠家系在树高、胸径和单株材积上均存在着明显的变异现象,这为优树家系选择创造了条件; 家系在树高、胸径和单株材积性状有着较高的遗传力,这为家系选择提供可靠保证，此结果与前人的研究结论一致[13,15]。本研究结果表明, 闽楠优树家系的树高、胸径、单株材积等3个性状遗传力均高于其单株遗传力，这与前人研究结论也是一致的[13],说明合理的闽楠遗传改良技术路线, 应该以优良家系选择为主, 然后在优良家系基础上进行优良单株选择。

本研究在福建明溪优良地理种源的基础上, 进行闽楠家系-优良单株联合选择，共计选择出4个优良家系和11株优良单株, 其材积的平均遗传增益分别为78.99%和122.20%,遗传改良效果理想, 说明采用表型选择对闽楠进行遗传改良效果明显。在家系选择方面,综合考虑闽楠家系的树高、地径和单株材积等多个性状, 对闽楠家系进行多性状综合评价，避免单一考虑某个性状选择优良家系的局限性。为加快闽楠的遗传改良进程，满足生产上的需要，优良单株可以作为闽楠育种材料, 下一步将对联合选择出来的11个优良单株进行无性系测定后，并进行无性繁育。基于本研究闽楠尚处在幼龄期的情况，有关选择效果尚待进一步观察研究。

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(责任编辑 韩明跃)

Combination Selection of Excellent Families and Plus Trees ofPhoebebournei

OU Jian-de

(Mingxi Forestry Bureau,Mingxi Fujian 365200,China)

7-year-old progeny forest of 20Phoebebourneifamilies was conducted in Mingxi County,Fujian Province.The height,DBH(diameter at breast height)and volume of individual tree were comprehensive assessed to analyze their genetic gain.The results showed that the height,DHB and stem volume of the 4 excellent families which were selected were increased by 22.85%,29.56% and 89.27%,respectively,and the average genetic gain were 19.26%,25.49% and 78.99%,respectively.11 plus trees were further selected from the excellent families,whose average height, average DHB and average stem volume were increased by 53.16%、84.96%、341.16%.respectively,and their expected genetic gains were 25.82%、35.59%、122.20%,respectively. These excellent individuals could be used as breeding materials ofP.bournei.

Phoebebournei;excellent families；plus trees;combination selection

2014-05-01

中央财政林业科技推广示范基金项目(2012(7号))资助。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.01.007

S722.3

A

2095-1914(2015)01-0033-05

第1作者：欧建德(1970—)，男，高级工程师。研究方向：林木育种、资源培育、森林经营及保护。Email：smmxojd@163.com。