15个楸树无性系间表型性状和光合性状分析

张帅，谯四红，荣新军，徐永钢，樊孝萍，张延芹，田元玲，张红

（湖北省林科院石首杨树研究所，湖北 石首 434400）

15个楸树无性系间表型性状和光合性状分析

张帅，谯四红，荣新军，徐永钢，樊孝萍，张延芹，田元玲，张红

（湖北省林科院石首杨树研究所，湖北 石首 434400）

为给楸树良种选育提供理论数据，本文研究了15个无性系表型性状和光合性状间的遗传变异分析、相关性分析。结果表明，不同无性系之间表型性状差异性较显著，其中树高、胸径变异达到极显著差异，楸-滇杂无性系07-Y27-4变异系数最大，为0.59；楸-楸杂无性系07-5-8-20变异系数最小，为0.16；树高、胸径与净光合速率、气孔导度、水分利用率成正相关关系，其中净光合速率与树高、胸径的相关性最大，分别为0.867、0.912。楸-滇杂无性系净光合速率明显高于楸-楸杂无性系，净光合速率大小排序依次为07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、9-1、07-Y27-7。

楸树；不同无性系；性状分析

楸树（Catalpa Bungei）属紫葳科，梓树属，原产我国，是著名园林观赏树种和优质珍贵用材树种，有“木王”之称[1]。在我国河南、安徽、江苏、贵州、云南等地现存大量楸树资源，自然条件下自花不孕或结实量少，又属异花授粉，导致楸树不同群体和个体间形态特征、生理特征的差异性、多样性，增加了楸树良种选育难度。近年来国内对楸树生物学特性[2]、种质资源收集保存[3]、良种选育[4]、繁殖技术[5-6]、造林技术[7]等方面开展诸多研究，取得一些初步成果，全国各地也选育出了一些优良无性系。本文采用相关分析法对不同楸树无性系间表型性状和光合性状进行研究，以期掌握不同楸树无性系生长发育特点，为筛选出适宜于江汉平原地区栽植的优良楸树无性系提供理论依据。

1 试验地概况

湖北省林科院石首市杨树研究所（石首国家杨树良种基地），位于江汉平原和洞庭湖平原结合处，地理位置为112°14′～112°48′E，29°31′～29°57′N。气候属亚热带大陆性季风气候，四季分明，雨量充沛，光照充足，平均无霜期285 d，年均气温16.4℃，年均日照时数1 844.3 h，年均降雨量1 322.6 mm。土壤以潮土为主，pH值5.2～7.8，土壤颗粒均匀，质地疏松，理化性能良好，土壤有机质深厚，平均含量1.392%～3.706%。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验材料为15个楸树杂交无性系，是2010年从河南洛阳调进第四批不同生态区对比试验材料。其中，楸-滇杂无性系为07-Y16-9、07-Y27-2、07-Y27-7、07-Y27-4；楸-楸杂无性系为07-5-8-17、07-5-8-12、07-5-8-21、07-5-8-20、07-5-8-29、06-28-3、06-43-8、06-28-21、06-28-13、06-30-1；对照无性系为09-1。试验设计2个小区，6次重复，株行距2 m×4 m，2010年进行扩繁育苗，育苗方法采用梓树为砧木，带木质部接穗嫁接，2011年营建试验林。

2.2 试验方法

（1）苗高、地茎测定：2011年12月落叶后用卷尺测定，精度 0.1 cm；地径用游标卡尺测定，精度0.02 cm。

（2）叶片性状测定：2011年7月下旬至8月上旬，随机选择试验中3个重复，每个无性系选择6个单株，每个单株选定树干中部5个叶片，进行叶长、叶宽、叶柄长、比叶面积、叶间距、叶比重测定。

（3）光合指标测定：采用便携式Li6400光合测定仪测量光合速率(Pn)、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）、水分利用率。随机选择试验中3个重复，每个无性系选择6株与平均苗木大小相近、生长良好、无病虫害苗木作为测定样本，每株选取第3至4叶序的功能叶，叶温维持25± 1.0℃，周围CO2浓度350～450 μl/L，光通量密度在700～800 μmol/m2·s-1。

2.3 数据处理方法

计算各无性系表型性状的最大值、最小值、标准差、变异系数；运用SAS8.0对无性系表型性状、光合性状进行方差分析、多重比较分析、相关性分析[8-9]。

3 结果与分析

3.1 不同楸树无性系表型性状方差分析

不同楸树无性系表型性状方差分析结果（表1）表明，15个不同无性系之间的叶长、叶宽、叶柄长、叶夹角、叶面积、叶间距、比叶重、树高、胸径在种内和种间差异性较大。其中树高（F=2.54**，P＜0.001）、胸径（F=2.78**，P＜0.001）在种间差异性达到极显著；叶间距种间、种内表现一致，差异性不显著；而叶长、叶宽、叶柄长、叶夹角、比叶面积和比叶重表型性状在种间表现差异性较显著。不同楸树无性系表型性状差异性与其亲本的立地条件、遗传特性及变异有关[10]，说明楸树子代表型性状在种源间以及种源内存在丰富变异，优良无性系（品种）选择潜力大。

3.2 不同楸树无性系树高、胸径LSD分析

表1 楸树不同无性系性状间的方差分析表

对15个不同无性系树高进行LSD多重比较结果表明，楸-滇杂无性系07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y16-9、07-Y27-2和楸-楸杂无性系07-5-8-17树高显著高于其他无性系，其中07-Y27-4树高范围为3.90～5.28 m、07-Y27-7树高范围3.70～4.85 m、07-Y16-9树高范围3.70～4.75 m、07-Y27-2树高范围3.20～4.68 m。变异系数可以衡量树种性状遗传变异潜力，楸树树高、胸径的变异系数在造林后第2年趋于稳定，并且树高、胸径具有较高遗传力，遗传力不受年份的变化减弱[11-13]。试验结果表明，楸树不同无性系2年生树高变异幅度均较大，不同家系间树高变异系数排序为07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y27-2＞07-Y16-9＞07-5-8-17＞9-1。其中楸-滇杂无性系07-Y27-4的变异系数最大，为0.59；楸-楸杂无性系07-5-8-20变异系数最小，为0.16。15个不同无性系胸径进行LSD多重比较结果表明，楸-滇杂无性系07-Y27-7、07-Y27-4、07-Y16-9、07-Y27-2和楸-楸杂无性系07-5-8-17、06-28-3显著高于其他无性系，其中07-Y27-7胸径范围2.98～4.82cm、07-Y27-4胸径范围3.36～4.55 cm、07-Y16-9胸径范围3.31～5.73 cm、07-Y27-2胸径范围2.75～4.77 cm。试验结果表明，楸树不同无性系2年生胸径变异幅度均较大，不同无性系树高生长量变异系数排序依次为07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y16-9＞07-Y27-2＞9-1。其中无性系07-Y27-4变异系数最大，为0.58；无性系06-28-13变异系数最小，为0.19。

3.3 不同楸树无性系树高、胸径与表型性状相关性分析

楸树无性系表型性状叶长、叶宽、叶柄长、叶夹角、叶间距、比叶面积等对生长发育影响是多因子综合作用的结果。不同表型性状与树高、胸径的相关性分析表明（表2），不同楸树无性系树高与表型性状成正相关关系，相关系数排序依次为比叶面积（0.570**）＞比叶重（0.517**）＞叶宽（0.506）＞叶长（0.481）＞叶柄长（0.410）＞叶间距（0.248）＞夹角（0.163），说明比叶重和比叶面积是影响楸树高生长重要因子，而叶夹角、叶间距与高生长量的相关系数不大。比叶面积是单位质量干物质所对应的叶片面积，比叶面积越大相对单位面积内干物质积累就越多，而比叶面积和比叶重与叶长、叶宽成显著正相关，相关系数分别为0.529、0.570，0.532、0.522。不同楸树无性系胸径与叶长、叶宽、叶柄长、叶夹角、叶间距、比叶面积、比叶重同样成正相关关系，其相关系数排序依次为比叶重（0.581**）＞比叶面积（0.528**）＞叶宽（0.520）＞叶长（0.514）＞夹角（0.278）＞叶柄长（0.232）＞叶间距（0.148），说明比叶重、比叶面积也是影响楸树胸径的重要因子。同时可以得出，不同楸树无性系树高与胸径之间成正相关关系，但相关性并不大，相关系数仅为0.138。

3.4 不同楸树无性系光合指标间的相关性分析

表2 不同楸树无性系生长指标相关性分析

不同楸树无性系光合指标比较（表3），楸-滇杂无性系净光合速率明显高于楸-楸杂无性系，净光合速率大小排序依次为07-Y16-9＞07-Y27-4＞07-Y27-2＞9-1＞07-Y27-7。蒸腾速率的差异反映不同无性系耗水潜力，而蒸腾速率越小说明单位面积累干物质所消耗能量越少，蒸腾速率大小也是评价无性系重要指标之一。从测定结果可知，15个无性系中蒸腾速率低于对照 9-1的分别是 07-Y27-4、 07-Y16-9。水分利用效率表示植物净光合作用与水分消耗关系，不同楸树无性系水分利用效率有一定的差别。从测定结果可知，水分利用率高于对照9-1的依次为 07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y27-2，水分利用率最高的无性系为07-Y16-9。气孔闭合程度直接影响植物光合作用和蒸腾作用，影响作物水分消耗及产量形成。相关性分析表明（表4），气孔导度与净光合速率、CO2摩尔分数成正相关，与水分利用效率成极显著负相关。从测定结果可知，气孔导度高于对照9-1的分别为07-Y16-9、07-Y27-2。在一定范围内，楸树无性系净光合速率与胞间CO2摩尔分数成正比，胞间CO2摩尔分数低于对照9-1的无性系依次为07-Y27-4、07-Y16-9、07-Y27-2。净光合速率可以作为评价无性系生长的重要光合指标，植物净光合速率越大，说明其生长潜力越大，生长速度越快。相关性分析表明，净光合速率与气孔导度、水分利用率、蒸腾速率成正相关，相关系数排序依次为水分利用率（0.935**）＞气孔导度（0.815*）＞蒸腾速率（0.363）；与胞间CO2摩尔分数呈显著负相关，相关系数-0.955**。

表3 不同楸树无性系主要光合指标比较

表4 不同无性系光合指标与生长指标相关性分析

4 结论与讨论

（1）不同无性系之间的叶长、叶宽、叶柄长、叶夹角、叶面积、叶间距、比叶重、树高、胸径等存在丰富的变异，从中选择优良无性系潜力很大。

（2）不同家系树高变异系数高低排序为07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y27-2＞07-Y16-9＞07-5-8-17，其中楸-滇杂无性系07-Y27-4的变异系数最大，为0.59，楸-楸杂无性系07-5-8-20变异系数最小，为0.16；不同家系胸径生长量变异系数高低依次为 07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y16-9＞07-Y27-2＞9-1，其中无性系07-Y27-4的变异系数最大，为0.58，无性系06-28-13的变异系数最小，为0.19。综合得出楸 -滇杂无性系 07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y16-9、07-Y27-2、07-Y27-4树高、胸径均具有较高的变异系数和遗传力，通过早期严格筛选可达到改良目的。

（3）净光合速率是评价楸树不同无性系生长快慢重要的生理指标。本研究表明，树高、胸径与净光合速率、气孔导度、水分利用率均成正相关关系，其中与树高的相关系数排序依次为净光合速率（0.887**）＞水分利用率（0.763）＞气孔导度（0.461）；与胸径相关系数排序依次分别为净光合速率（0.912**）＞水分利用率（0.857）＞ 气孔导度（0.552），而树高、胸径均与胞间CO2摩尔分数、蒸腾速率成不明显负相关。不同楸树无性系光合指标分析表明，楸-滇杂无性系净光合速率高于楸-楸在无性系，从大到小依次排序为 07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、9-1、07-Y27-7，因此07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、07-Y27-7可作为优良无性系进行扩繁。

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（责任编辑：杨婷婷）

Analysis on the Phenotypic and Photosynthetic Characters of 15 Clones of Catalpa bungei

ZHANG Shuai,QIAO Sihong,RONG Xinjun,XU Yonggang,FAN Xiaoping,ZHANG Yanqin,TIAN Yuanling,ZHANG Hong
（Shishou Poplar Research Institute of Hubei Forestry Academy,Shishou 434400,Hubei,China）

In this paper a study was made on the genetic variations of the phenotypic and photosynthetic characters of 15 clones of Catalpa bungei in order to provide theoretical data for selecting fine varieties of Catalpa bungei.The results showed that there were significant differences in phenotypic characters among the 15 clones,of which the tree height and DBH were highly different.The variation coefficient of the Catalpa-Dianza clone 07-Y27-4 was 0.59,the biggest,and that of the clone 07-5-8-20 was 0.16,the smallest.The tree height and DBH had positive correlation with the net photosynthetic rate,stomatal conductance and water use efficiency,and had the biggest correlation with the net photosynthetic rate,reaching 0.867 and 0.912 respectively.The net photosynthetic rate of the Catalpa-Dianza clones was significantly higher than that of Catalpa-Catalpa hybrid clones and the sequence of the net photosynthetic rate was 07-Y16-9＞07-Y27-4＞07-Y27-2＞9-1＞07-Y27-7.

Catalpa Bungei;Different clones,Character analysis

S792.99

A

2095-0152（2015）04-0015-04

2015-07-06

2015-07-28

张帅（1985- ），男，工程师，从事林木育种工作。E-mail:wxwsyty@163.com