钩锥种子及其苗木性状的遗传变异研究

杨珺雯，姜俊马，贾 宁，董雷鸣，丁奕炜，胡纯瑜，唐研耀，曾燕如

（1. 浙江农林大学 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，浙江 临安 311300；2. 浙江省淳安县富溪林场，浙江 淳安311700；3. 中国林业科学研究院 林业研究所，北京 100091）

钩锥种子及其苗木性状的遗传变异研究

杨珺雯1，姜俊马2，贾 宁1，董雷鸣3，丁奕炜1，胡纯瑜1，唐研耀1，曾燕如1

（1. 浙江农林大学 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，浙江 临安 311300；2. 浙江省淳安县富溪林场，浙江 淳安311700；3. 中国林业科学研究院 林业研究所，北京 100091）

2013年10月在浙江省龙泉市、安徽省休宁县的16颗钩锥Castanopsis tibetana母树采集种子，2014年2-3月在浙江省淳安县播种，4月上杯。2015年1月和2016年1月测定相关数据。结果表明，种子纵径9.66 ~ 25.19 mm，横径8.05 ~ 19.89 mm，种形指数0.79 ~ 1.79；发芽率6.67% ~ 87%，生活力10.00% ~ 93.33%，单粒种子重0.93 ~ 2.54 g；1年生苗高3.00 ~ 40.00 cm，1年生地径0.66 ~ 7.13 mm，2年生苗高9.00 ~ 124.8 cm，2年生地径1.62 ~ 12.07 mm；变异系数最大的是发芽率，达61.31%，最小的为种形指数（11.67%）。钩锥地理种源及母树间种子表型、萌发性状及幼苗生长性状变异丰富，差异均达到极显著水平。种子质量对苗木的生长有一定的影响。龙泉种源种子及幼苗性状变异幅度小于休宁，但表现优于休宁种源；种源水平上种子质量相关参数发芽率、生活力、单粒种子重的遗传力相对较高，分别为0.50，0.83，0.90；从采种母树的遗传力来看，最大的为种形指数，达0.80，其次为发芽率（0.73），而种子大小及苗木生长性状的遗传力则较低。

钩锥；种子；幼苗；性状变异；地理种源

钩锥Castanopsis tibetana又名钩栗、钩栲，属壳斗科Fagaceae锥属Castanopsis，乔木，为我国亚热带常绿阔叶林的重要组成树种。钩锥木材红褐色，质地坚硬，易干燥，少开裂，耐水腐，油漆后光泽度较好，是优良的建筑、车船、家具和室内装饰用材[1]；其果实味甜，可食用，同时也可作为中药材，具有收敛止泻，清热解毒的功效[2]。该树种产浙江、安徽二省南部、湖北西南部、江西、福建、湖南、广东、广西、贵州、云南东南部[3]，多分布于湿润的山地林间，一般作为常绿阔叶林的伴生树种，偏温性，较少独立成群[4]。对钩锥的研究刚起步，国内外报道较少。国内的研究偏重于钩锥的生态学方面，如钩锥种群生命过程[5]，钩锥种群与其主要伴生树种生态位[6]，钩锥群落优势植物种群竞争[7]，人为干扰对钩锥林野外种群的影响[4]，不同地理种源间苗木生长和光合特性差异的比较[8]，育苗技术[9]，育苗试验[2]等。钩锥种子属顽拗性种子，富含淀粉及水分，贮藏比较困难，出苗率较低；对福建建瓯，湖南浏阳，湖北恩施、永顺、桑植等地的种子进行研究，发现不同地理种源间种子大小及单粒种子重量差异显著[10]，1年生苗的苗高、地径也是如此[8]。

本文以浙皖两省2个地理种源不同单株钩锥种子为材料，研究不同地理种源及采种母树种子与家系苗木性状的变异和遗传力，旨在为良种选育提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2013年10月底，钩锥种子完全成熟（刺苞开始呈淡黄色，部分刺苞略开裂）时在浙江省龙泉市（LQ；27°42' ~ 28°20' N，118°42' ~ 119°25' E）河里村、安徽省休宁县（XN；29°81' N，118°19' E，）祖源村天然分布的钩锥居群采种，2个居群分别采集了6株及10株母树的果蒲。采样树高8 ~ 13 m，成年树，彼此间相距30 m以上。果实置于室内干燥并适时脱蒲获得种子，新鲜种子带回实验室后进行分析。

1.2 方法

每株采种母树的混合种子取样采用四分法，重复取样3次，30粒种子/重复。

1.2.1 种子表型性状测定 使用电子数显游标卡尺测定种子纵径、横径，并计算种形指数（种子横径/种子纵径）单粒种子重，使用电子天平测定种子百粒重，并计算单粒种子重。

1.2.2 种子萌发性状的测定 同年11月中旬进行种子萌发性状的测定，以珍珠岩为基质，利用FPQ多段人工气候箱（宁波莱福科技有限公司）对种子进行萌发培养。气候箱设置条件为昼夜各12 h；温度白天28℃，夜晚20℃；湿度白天90%，夜晚80%。用以下公式计算发芽率及发芽势：

发芽率 = （正常发芽种子数/供试种子数)×100%。

发芽势 = （发芽高峰时正常发芽的种子数/供试种子数）×100%。

采用0.5%TTC染色法（四唑染色法）测定种子生活力。

1.2.3 育苗与种苗性状测定 2014年2月底至3月初在浙江省淳安县富溪林场进行育苗试验。直接在泥土地面做床，基底铲平，苗床为长方形，宽1.2 m，长度不限，以砖块垒边；床底铺满10 ~ 15 cm厚度的清水沙，并用木片整平。用托布津及氯氰丙溴磷（托布津:氯氰丙溴磷:水=1:1:800）浸种20 h后，将种子均匀撒播在苗床上，播种量约2 kg·m-2种子，撒播后用木板或者铁锹轻拍种子，使得种子基本在同一平面上，覆盖2 ~ 3 cm灌杯基质保湿（可选），并适当洒水；用竹片搭设拱形骨架，拱形骨架间相距0.8 ~ 1.0 m，覆以塑料薄膜，且在边角处用砖块或泥土压紧，以便保温防鼠。保持棚内温度在5 ~ 25℃，并确保苗床湿润（以苗床表面露白为干燥标记）。时常检查种子及沙子的干湿情况，需要时以洒水壶喷水，水中辅以多菌灵（浓度1:500）杀菌。经常查看温度计，适当调节拱棚塑料薄膜，以调整棚内温湿度。

种子播种45 ~ 60 d后发芽，4月底待种子大部分发芽时拆除塑料拱棚，露天灌杯。塑料杯规格为10 cm(直径)×15cm（高）；基质由60%混合基质、39.7% ~ 39.8%黄泥、0.2% ~ 0.3%复合肥拌和而成，其中混合基质为65%东北泥炭土、10%谷壳、25%珍珠岩组成，并添加3 ~ 4 kg /m3缓释肥混合基质，缓释肥为爱贝施控释肥(美国辛普劳公司；为硝酸铵、磷酸铵、磷酸钙、多磷酸铵、硫酸钾的混合物)，复合肥为SKF高浓度纯硫基复合肥（施可丰化工股份有限公司；氮磷钾3元素组成为15-15-15，氮磷钾总比≥45%)。灌完杯露天置于苗圃地，圃地事先起沟，石灰消毒后铺地布。发芽种子埋入杯土中1 cm深，芽头露出土面（注意芽生长方向），每杯一粒发芽种子，上杯结束后杯中浇透水。为防止鼠害，在其周围放置老鼠药和老鼠夹。育苗过程中注意杯中的干湿度，每次浇水时须浇透水，但不得积水，并定期拔草。6月气温高于35℃时使用遮阳网，以防止叶片被阳光灼伤，并于当天15:00－16:00后收起遮阳网，以便苗木能及时吸取晚间及第二天早晨的露水。7月用波尔多液粉剂400 g，甲胺基阿维菌素苯甲酸盐50 g，硫丹100 g，水150 kg混合液防治病虫害；8月用15 g硫丹、20 g杀螨剂、1 g磷酸二氢钾、5 g甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、水15 kg混合溶液防病治虫；药剂均使用3WZ-2型担架式移动喷雾机(浙江省诸暨市园农机械有限公司)喷洒；同时7，8月各施尿素1次，下雨前2天撒施尿素，用量为0.5g/株，尿素施用后及时清除叶面上的残余肥料，防止烧伤叶片，如果2天内未下雨则人工浇透水。9月施用叶面肥，配比为每15 kg 水加10 g喷施宝 (广西喷施宝股份有限公司；有机质≥110 g·L-1，氮磷钾总含量≥170 g·L-1，单一含量≥10 g·L-1；锰锌硼总含量30 ~ 50 g·L-1，单一含量≥2 g·L-1)。第2年8月中旬待钩锥幼苗根部生长完全时换盆1次，塑料盆规格为14cm(直径)×16 cm（高），基质为黄泥: SKF高浓度纯硫基复合肥=100:0.5，并加强后期水肥管理。

2015年1月和2016年1月，用电子数显游标卡尺、卷尺分别测量苗木地径与苗高。

1.2.4 数据处理 采用混合线性模型进行方差分析：

家系遗传力

描述性统计分析和方差分析均在R软件3.1.1中完成；ASReml-R 3.0用于方差分析[11]。

2 结果与分析

2.1 种子性状的变异

研究发现，发芽率在种子性状各参数中变异系数最大，达59.28%，其次为生活力及单粒种子质量，分别达49.49%和37.33%(表1)。对不同地理种源、不同采种母树进行分析发现，地理种源间及采种母树间各种子性状差异显著（P＜0.05），其中地理种源间仅生活力及单粒种子质量差异极显著（P＜0.01），而母树间各参数均差异极显著（P＜0.01）。从描述性的统计盒形图（图1）可直观地看出，种子性状各参数各采种母树间均差异显著，龙泉（LQ）各母树的种子纵径、横径、种形指数在内的种子形态参数差异不如休宁（XN）的明显，而群之间不连续分布。这可能与钩锥种子为大粒种子，移动距离有限有关。此外，钩锥种子有甜味，生熟食均可，味道比板栗Castanea mollissima更佳，是松鼠Sciurus spp.等啮齿类动物优先获取的食物。采摘未成熟的钩锥果实，种子不易发芽。因此要待种子成熟时方可采果，而且要及时采摘。在浙江，一般钩锥造林用2年生的苗，苗木培育第1年种子发芽迟、生长期短，研究发现种子质量对苗木的生长有一定的影响，尤其在培苗阶段。因此，要采集成熟且饱满的种子。

钩锥花单性，雌雄同株，天然群体中自由授粉，因而变异丰富。针对浙皖两地理种源钩锥的研究结果表明，不管是地理种源还是单株，差异均极显著，变异丰富，且地理种源间种子性状各种子质量(发芽率、生活力、种子重)的遗传力都较高，而种子大小的遗传力则较小。王佩兰等的研究发现，种子的长度、宽度和高度与地理环境有明显的相关性[10]，发现5个地理种源钩锥种子均值比较接近，而本研究中供试种子各参数的变幅较大，且种子也要小一些。5个地理种源种子在湖南进行试验，生长期测定约0.5年生的苗高[8]即可达到本试验1年生苗的平均大小。因此，开展地理种源及优良单株选择理论上是有效的，具有增产增效的潜力。红锥C. hystrix[12]、杉木Cunninghamia lanceolata[13-14]、火炬松Pinus taeda[15]等树种中已有地理种源及优良单株选择而增产增效的实例。

使用优良地理种源中的个体进行杂交育种，也可以丰富并组合基因资源，提高育种成效[16]。野外调查发现，同一小居群中，钩锥单株树形变异丰富，其中不乏树干通直，适合作为用材树种培育的单株种质，且不同单株叶形、叶质、叶背叶脉的颜色也有变异，具有用作绿化观赏树种的潜力。因此，作为用材或观赏树种，钩锥具有极大的地理种源及单株选育潜力，可根据选育的目的，从种子生产开始开展地理种源及家系选择，也在此基础上开展杂交育种。

钩锥种子和苗木的性状在地理种源和家系上均差异显著，变异丰富，生产上应基于地理种源的选择再进行家系选择。种子质量对后续苗木的生长有一定的影响，尤其是出苗的第1年，且种子的遗传力大于苗木。不论是种子还是苗木，龙泉地理种源和家系均优于休宁地理种源和家系，应优先选择龙泉地理种源，再从中选择优株。

[1] 郑万钧. 中国树木志[M] .北京：中国林业出版社，1985：2216－2217.

[2] 黄荣林，王勇，刘晓蔚，等. 钩栗不同基质和生根剂处理容器育苗对比试验研究[J]. 林业实用技术，2014（7）：41－44.

[3] 《中国植物志》编辑委员会. 中国植物志（第22卷） [M]. 北京：科学出版社，1998：33.

[4] 廖元英. 发展毛竹林对钩栲林种群变化的影响[J]. 绿色科技，2015（6）：39－41.

[5] 林敏，黄宗安. 钩栗种群生命表分析[J]. 福建林业科技，2003，30（2）：9－13.

[6] 宋晓英. 福建三明钩铐种群与主要伴生树种生态位研究[J]. 亚热带植物科学，2002（3）：27－30.

[7] 张嘉生. 钩栲群落优势植物种群竞争的研究[J]. 福建林业科技，2005（4）：82－85.

[8] 王佩兰，许德禄，张斌，等. 钩栗种源间幼苗生长状况和光合特性比较研究[J]. 北方园艺，2014（5）：20－25.

[9] 李纯教. 皖南山区钩栲特征特性及播种育苗技术[J]. 现代农业科技，2012（13）：185－186.

[10] 王佩兰，许德禄，张斌，等. 钩栗种子形态特征及主要生理指标测定分析[J]. 种子，2013，32（8）：7－16.

[11] Butler D，Cullis B R，Gilmour A S，et al. ASReml - R reference manual[M]. Brisbane：2009.

[12] 朱积余，申文辉，蒋燚，等. 红锥家系遗传变异与优良家系选择[J]. 热带亚热带植物学报，2014，22（3）：270－280.

[13] 郑新华. 杉木第3代种子园不同家系种子质量评价[J]. 亚热带农业研究，2015，11（5）：95－100.

[14] 余荣卓. 杉木二代优良家系不同等级苗造林效果及增产效益[J]. 南京林业大学学报：自然科学版，2010（1）：129－31.

[15] Xiang B，Li B L，McKeand S E. Genetic gain and selection efficiency of loblolly pine in three geographic regions [J]. For Sci，2003，49（2）：196－208.

[16] 马常耕. 我国林木种源研究概述[J]. 林业科技通讯，1987，11：001.

Study on Variation in Traits of Seed and Seedling and Their Inheritance in Castanopsis tibetana

YANG Jun-wen1，JIANG Jun-ma2，JIA Ning1，DONG Lei-ming3，DING Yi-wei1，HU Chun-yu1，TANG Yan-yao1，ZENG Yan-ru1
（1. State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China; 2. Chun’an Fuxi Forest Farm, Chun’an 311700, China; 3. Research Institute of Forestry, CAF, Beijing 100091, China）

Seed collections were carried out from 16 mother Castanopsis tibetana trees in Longquan of Zhejiang and Xiuning of Anhui province on October of 2013. On February and March, sowing was made in Chun’an, Zhejaing province, and seedlings were transplanted on April. Determinations were conducted on January of 2015 and 2016. Results demonstrated that the seed vertical diameter ranged from 9.66 to 25.19 mm, seed transverse diameter from 8.05 to 19.89 mm, seed shape index from 0.79 to 1.79, germination rate from 6.67% to 87%, seed viability from 10.00% to 93.33% , single seed weight from 0.93 to 2.54 g, height of 1-year seedling from 3.00 to 40.00 cm, ground diameter from 0.66 to 7.13 mm of 1-year seedling, height of 2-year seedling from 9.00 to 124.8 cm, and from 1.62 to 12.07 mm in ground diameter of 2-year seedling. Germination rate had the highest variable coefficient, about 61.31%, and the lowest was seed shape index (11.67%). There were significant difference of seed phenotype, germination trait and seedling growth among different provenances and mother trees. Seed quality had effect on seedling growth. The experiments showed that seeds from Longquan and their seedlings had lower variance but better performance than that from from Xiuning. Germination rate, seedviability and single seed weight of the same provenance had a relatively high heritability（0.50, 0.83 and 0.90）, but in terms of mother trees, the maximum heritability was found in seed shape index (0.80), followed by germination rate (0.70). The heritability of seed size and seedling growth traits was low.

Castanopsis tibetana; seed; seedling; trait variation; provenance

S792.17

：A

：1001-3776（2017）02-0065-07

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.02.010

2016-10-04；

2017-01-12

国家林业局公益性行业科研专项经费项目（201204405）

杨珺雯，硕士研究生，主要从事森林培育研究；E-mail：493427851@qq.com。通信作者，曾燕如，教授，主要从事森林培育研究；E-mail：yrzeng@zafu.edu.cn。