欧洲林木育种研究进展

滕贵波

(辽宁省实验林场，辽宁 抚顺 113311)

欧洲林木育种研究进展

滕贵波

(辽宁省实验林场，辽宁 抚顺 113311)

欧洲林木育种工作起始于20世纪40年代，从那时起林木遗传资源调查和收集、选优和营建种子园、无性系选育和推广就受到了高度重视。文章综述了欧洲林木育种的历史、历程和取得的成就，并分析了出现的挑战，提出了相应的对策。

欧洲；林木育种；挑战；对策

欧洲的一些树种，即使在适宜的环境中生长，仅仅依靠自然选择，也不能满足社会和行业的需要。此外，人类的需求也是发展变化的，希望新服务和新产品[1]。为了适应将来环境变化和满足经济社会发展需要，林木育种已成为有效的改良手段。林木育种主要通过重组和选择，选择是模仿自然选择，但有2个主要区别：一是人工选择具有明确目的，二是选择过程较快。林木育种主要应用于具有重要经济价值并可人工更新的树种，对改良品种进行繁殖，然后进行植苗造林或直播造林。改良品种首先应用于营建工业原料林，有时也应用于农林复合林。育种目标一般是选育生长迅速、轮伐期短，产量高并且稳定的品种，而政府在资金上也优先支持这类项目。当前，在欧洲最具活力和创新的育种项目是关于广泛栽植或具有高木材价值的树种，例如欧洲赤松、海岸松、挪威云杉、北美云杉、花旗松、杨树等[2]。

1 欧洲林木育种的历史

同谷类、蔬菜和果树作物相比，树木的驯化历史较短，欧洲直到20世纪40年代才正式开展林木育种学研究。除了外来树种的引进和栽植，欧洲大多数的树种仍然可以认为是野生的。这对于林木育种工作者是幸运的，因为树种没有经过驯化，具有较大的遗传变异性，通过选择可以获得巨大进展。欧洲对于主要林业树种的遗传变异研究投入了巨大的人力和物力，这是育种的基础。在20世纪50年代开展了主要针叶树国际联合研究，受到国际林业研究机构大力支持，针对欧洲落叶松、挪威云杉、花旗松和北美云杉开展了研究，一些阔叶树，例如白蜡、胡桃木、野樱等受到欧盟的支持。对树木的整个分布区进行调查取样，然后集中栽植，最后对试验材料进行评价。首先，他们开展种内适应性、生长和结构特性的遗传变异研究，然后开展木材性质研究。在得出育种和选择结果之前，他们已经获得了适应性和种源等方面的大量信息。根据适应性和培育特点，在分子生物学研究的辅助下，划分了种子区，选定了种子林，并且有计划地开展了种子收集、调拨和应用。对主要乡土树种进行规划，避免受到外部材料的污染。同时，对广泛应用的外来树种，也进行了区划，并选择了优良种源。当前，在遗传多样性研究之外，种源试验是遗传资源保护的一种方式。随着种源试验的开展和数据的累积，也反映出树种对于气候变化的适应。

2 欧洲林木育种的历程

基于前期积累的知识，在本地群体、种源试验林和育种群体中选择适应性最强的优树，短期的育种目标是研究可应用的品种，通常是具有一定特性。如果选择强度较大，推广品种的遗传多样性较低，遗传变异降低，则会成为进一步取得遗传进展的瓶颈。相反，长期的育种策略是保持育种群体具有足够的遗传多样性，使各个育种周期都能获得遗传增益。在长期的遗传改良中，育种群体的遗传多样性被保护和监测，育种群体和应用群体要严格分隔。育种致力于为特定地理区域选育品种，从生态学的观点，特定区域如果具有足够的均匀性，则被称为应用区域。较大的地理梯度，例如大陆或者国家，这些地区的环境条件，并不是均一的，在这种情况下，品种在不同地点的稳定性成为主要的选择标准。

对于林木育种来说，时间是主要的限制因素，树木是多年生植物，通常性成熟较晚，而结果的评价会更晚，一些育种工作者感兴趣的性状，例如心材比例、木材材质、抗性，只有树木成龄之后或是出现极端的气候条件之后才能观测到。因此，育种策略旨在缩短育种周期，并使每个育种周期获得最大的遗传增益。早期-晚期相关预测方法的发展，已经提高了一些性状的选择效率。无论是品种还是类型，选择都是多性状的，要在一些性状之间取得平衡。大多数感兴趣的性状是适应性、干形、冠形、分枝、材质和适应性，同时要考虑遗传稳定性、大规模繁殖的难易程度和栽培环境等，根据树种的生物学和遗传学特性，不同的育种策略能够应用种间杂交和杂种优势[3]。无论采取何种策略，选育和应用品种是最终目标。林木的品种包括不同形式：可以营养繁殖的单株，例如，杨树、野樱、栗子；可以营养繁殖或者有性繁殖的半同胞或者全同胞家系，例如杂种落叶松；种子园中产生的品种，例如欧洲赤松、挪威云杉、花旗松、野樱、白蜡、桦树。在开展林木育种的同时，要开展苗木的大规模繁育工作，根据树种的特点，可以设计有性或无性繁殖。

3 欧洲林木育种取得的成就

欧洲林木育种工作，在过去十年中得到了极大发展，积累了大量野外的试验数据。在欧洲范围内，几乎所有的森林树种均获得了改良品种，并且在一些国家实现了商业化，而有些树种，已经建立了第二代和第三代种子园，例如海岸松和欧洲赤松。当前，在欧洲已经建立了40多个树种的1 000多个种子园，总面积超过了6 900 hm2云杉优良家系的无性系改良品种已经在一些国家交易，几个表现较好的阔叶树栽培品种，例如杨树、桦树、旱柳、野樱、栗子、刺槐、桤木等，在农林业中已经应用[5]。欧洲林木选育的品种在人工造林中广泛应用，有利于提高木材的产量和质量，保证林业的可持续发展。在欧洲建立了严格的规章制度，规范欧洲林木繁殖材料的贸易。用4种颜色标签对繁殖材料进行标记，鉴定材料用黄色标签，记录了材料来源于特定的种源，但是没有经过选择；选择材料用绿色标签，表明是经过选择的种子林或是品种；取得资格材料用粉红色标记，表明了材料是经过选择的，并且已经进行了评价；试验材料用蓝色标签，表明材料在一些区域开始试验，初步显示了优越性。林木新品种也可以受到植物新品种权的保护，只要新品种具有特异性、一致性和稳定性，通常应用无性繁殖，因此在杨树和柳树应用较多，其他树种，例如野樱、栗子和核桃，也可以受益于这种保护。

4 欧洲林木育种的挑战和对策

一些品种主要是1960—1990年在欧洲育种项目积极开展的成果，在当时，15～20个不同的研究机构可能同时对同一树种进行研究，且这种情况并不少见。当前，随着育种项目经费和人员的减少，在有些国家育种项目已经停止。因此，育种项目组需要在国家间协作，减少研究树种种类。同时，从长远的角度看，气候变化和病虫危害影响树种的适应性和可持续性发展。育种者选育品种要对将来变化气候具有适应性，生物技术的发展及数学模型的应用已为育种学家提供新的可能[6]。在欧洲林木育种已经出现了新的威胁和挑战，欧洲的树种分布较广，并不局限在某个国家之内，欧盟范围的扩大，使木本植物种子和其他再生繁殖材料的交易更方便，单独一个国家很难应对这种新挑战，欧洲协作组之间的合作和交叉研究，特别是林木遗传育种研究，已经受到欧盟和欧洲国家政府间合作组织资助20多年。通过林木育种基础研究网络将分散在整个欧洲的育种研究组和科学研究机构联网，并加强他们的合作便可以直接从资料库中得到数据，并可以定期频繁交流林木遗传学和育种学的理论、技术等方面知识。

[1] M Gebhardt. Smart-Breeding methods open new perspectives in forest tree breeding[J].European Journal of Wood and Wood Product ,2010,65:37-40

[2] Ruotsalainen. Increased forest production through forest tree breeding[J]. Journal of Forest Research ,2013,39:333-344

[3] Aravanopoulos. Breeding of fast growing forest tree species for biomass production in Greece[J]. Biomass & Bioenergy ,2010,34:1531-1537

[4] Paul Schroeder. Propagation-a bottleneck in tree breeding programmes[J].New Zealand Tree Grower ,2016,37:34-36

[5] Kobliha. Production impacts of forest tree breeding on an example of Norway spruce[J]. Journal of Forest Science ,2010,56:348-352

[6] Caboun V. Tree-tree allelopathic interactions in middle European Forests[J]. Allelopathy Journal ,2006(1):17-31

1005-5215(2017)04-0062-02

2017-02-27

滕贵波(1970-)，男，辽宁清源人，大学，高级工程师，主要从事林业生产管理工作，Email： 937841644 @qq.com

S722.34

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10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.021