木荷无性系种子园子代家系苗期测试与优良家系初选

陈焕伟，李莹，蔡泉星，汤行昊，范辉华

(1.浙江省龙泉市林业科学研究院，浙江 龙泉 323700;2.福建省林业科学研究院，福建 福州 350012；3.福建省华安西陂国有林场，福建 漳州 363800)

木荷(Schimasuperba)属山茶科(Theaceae)木荷属常绿乔木, 广泛分布于我国南方各省区，为我国东部亚热带常绿阔叶林的重要成分之一[1, 2]，不仅是我国生物防火林带建设的重要树种和高抗生态防护树种，也是主要的速生珍贵优质阔叶用材树种之一[3]。木荷树干端直、树冠浓密、萌芽力强、少病虫害且材质坚韧，结构细致易加工，是良好的家具和工艺加工用材，也是建筑、器材、国防等特种用材树种和生态、生物防火的主要树种[4]。长期以来，木荷的良种选育一直是人们关注的问题之一。种子园是林木良种繁育的重要核心，是获得优良品种和生产群体的重要手段， 通过优树选择建立种子园，然后进行子代测定进一步筛选出符合育种目标和要求的优良家系或无性系，最终将其付诸生产实践，其高水平的遗传多样性是获得遗传增益的保障。因此，子代测定结果成为后期种子园评价、优良家系评选以及留优去劣的重要参考依据，同时也对探明性状的遗传控制机理和预测性状的改良效果及制定林木育种方案等有重要影响。木荷分布广泛，种内变异极其丰富[6-10]，这为木荷优良家系和优树的选择提供了很好变异基础[5，6]。

本研究通过对6年生木荷无性系种子园自由授粉家系子代进行测定，通过估算性状的遗传参数和了解性状遗传变异，筛选出一批优良的木荷速生家系，为木荷遗传改良策略的制定、开展后向优选以及进一步改善提升种子园种子遗传品质、营建更高品质的高世代的种子园提供理论依据。

1 试验地概况

试验地位于浙江省龙泉市林业科学研究院珍贵树种繁育苗圃，圃地位于28°01′N，119°05′E，海拔210 m；属中亚热带季风气候区，温暖湿润，四季分明，季风明显，雨水充沛，光热较优；年平均气温17.6 ℃，极端最高气温40.7 ℃，极端最低气温-8.5 ℃；年平均无霜期263 d，日照1 823.8 h；年平均降雨量为1 645.4 mm。

2 材料与方法

2.1 试验材料

苗期测试材料共35份，其中：1份木荷种源商品种(CK)来自福建省建瓯市，34个自由授粉家系来自福建省华安西陂国有林场木荷1代无性系种子园，该种子园始建于2011年，无性系配置以随机或顺序错位排列在同一生产小区，同一无性系分株间距在30 m以上，木荷1代无性系种子园进入正常开花结实期以后，2017年11月初开展种子园单系采种及处理，每家系提供50 g种子参加育苗试验。

育苗基质采用东北泥炭土∶沤制处理的谷壳∶珍珠岩按70∶15∶15的比例混合，同时添加2.5 kg·cm-3美国APEX长效缓释肥3 kg·m-3(全氮含量 180 g·kg-1、全钾含量80 g·kg-1、有效磷含量80 g·kg-1，肥效期270 d)，过孔径1 cm筛后搅拌均匀，采用无纺布轻基质填装机制成4.8 cm×10 cm的育苗容器，竖直装入43 cm×43 cm 的育苗托盘中，于芽苗移栽前整齐摆放到育苗大棚内铺有园艺地布的苗床上，经喷淋湿透后采用0.3%的高锰酸钾溶液进行消毒处理。

2018年2月中旬播种培育芽苗，4—5月待芽苗长到1～2片真叶、高度3～5 cm时，将芽苗移入无纺布容器袋中进行培育。在培育2～3个月后，即6月底7月初苗木进入速生期前采用带分隔盖的育苗托盘将所育不同处理的苗木按照苗木大小进行分级分盘分隔培育，密度为194.7株·m-2(43 cm×43 cm，36孔)。

2.2 测定方法

从2018年7月上旬按苗木大小进行分级、分盘并分隔培育开始至2018年12月3日，每月进行家系生长节律调查，分别使用卷尺和数显游标卡尺测定苗高和地径，同时测定苗木的叶下高(脱叶高度)、叶片总数、最大叶片长和宽。

2.3 统计分析

采用Excel 2007进行数据录用和统计，SPSS19.0统计软件进行方差分析和Ducan多重比较，采用origin 19.0绘制图表。

式中：F为方差分析值。

3 结果与分析

3.1 木荷种子园自由授粉家系苗期性状方差分析

苗高和地径是判断苗木质量好坏的重要指标，对34个参试家系1年生苗木生长性状进行单因素随机区组方差分析，结果表明(表1)，种子园自由授粉家系间苗高和地径存在极显著性差异(P<0.001)，同时，家系间叶片生长性状，包括叶下高、叶片总数以及最大叶长和宽均存极显著性差异(P<0.001)，为木荷种子园自由授粉家系在苗期的优选提供了可能和潜力。

表1 木荷种子园自由授粉家系生长性状相差分析

3.2 木荷种子园自由授粉家系苗期遗传变异和遗传参数估算

对34个木荷种子园自由授粉家系的生长指标进行统计分析可知(表2)，苗高生长最快和最慢的家系分别为B6和28号家系，前者是后者的1.29倍，地径生长最快和最慢的家系分别为A4和32，前者为后者的1.23倍，叶下高最高和最低的家系分别为建瓯商品种和13号家系，前者为后者的2.37倍，叶片总数最大和最小的家系分别为C36和13号家系，前者为后者的1.65倍，最大叶片长和宽最大的家系分别为B5和C4家系，最小的家系分别为23号和34号家系。

表2 木荷种子园自由授粉家系苗期生长性状

表3 木荷自由授粉家系苗期生长性状遗传参数估算

34个1年生木荷种子园自由授粉家系苗高、地径以及叶生长相关性状的变异参数分析见表3。所有家系树高的平均值为35.78 cm，变幅范围为4.8～59.9 m；地径的平均值为5.22 cm，变幅范围2.18～7.65 cm；叶下高平均值为6.24 cm，变幅范围分别为2～40 cm；叶片总数平均值为15.38片，变幅为1～27片，最大叶片长和宽平均值为12.41 cm和3.02 cm，变幅范围分别为1.6～18 cm和0.8～4.8 cm。

变异系数可以反映不同家系间各指标的变异情况，变异系数越大，表明变异越大，越有利于优良家系的评价选择[16, 17]。本研究中，34个木荷半同胞家系苗期不同性状表型变异系数变化范围为12.01%～73.40%，其中，表型变异系数最高的是叶下高，达到了73.40%，最低的为最大叶片长，为12.01%。遗传变异系数能反映由遗传因素造成的性状观测值变异的程度[11]。本研究中，34个1年生木荷家系苗期木荷各性状的遗传变异系数变化范围为3.64%～25.18%，木荷生长各性状遗传变异系数约占表型变异系数的27.6%～34.4%。其中，苗高和地径遗传变异系数分别为7.06%和4.5%，叶下高的遗传变异系数相对较大，为25.18%。

遗传力是林木性状的重要遗传参数，是亲本某一性状遗传给子代的能力，反映不同性状表型变异中遗传因素和环境因素作用的大小关系，其值越大则性状越稳定，受环境作用越小[6, 9]。34个木荷家系1年生苗期生长指标的遗传力均较高，均超过了0.75，为高遗传。其中，除最大叶片的宽外，其余生长性状家系遗传力均超过了0.80。这表明，木荷家系苗期生长受较强的遗传控制，各性状在不同家系内均能稳定遗传，受环境影响小。

3.3 木荷苗期优良家系初步选择

以苗高和地径两个主要生长性状指标均大于参试家系总体平均值为标准，以种源商品种为对照，初选出速生优良家系10个(见表4)，入选率为28%，其中：1个优良家系来自福建尤溪(A4)、2个优良家系来自福建顺昌(B4、B5)、7个来自福建建瓯(C4、C10、C6、B6、C35、C29和C27)，初选优良家系的苗高和地径均值分别为38.04 cm和5.19 cm，分别超过参试家系平均值的6.33%和3.42%，超过建瓯种源商品种(CK)9.47%和13.57%。

参试的34个木荷种子园家系中，平均树高和地径分别为35.78 cm和5.02 cm，相较于CK分别增加了2%和11.8%。其中，有19个树高大于CK，占参试总数的55.8%，同时，34个家系的平均胸径均大于CK，占参试总数的100%，这一结果表明，通过表型选择开展木荷选优是有效的，但表型选择获得优选家系必须进行子代遗传测定，才能真正评价选择效果。

表4 入选木荷家系苗期苗高和地径

3.4 木荷苗期生长性状相关性分析

表5 木荷家系生长性状相关性分析

**.在 0.01 水平(双侧)上显著相关。*.在 0.05 水平(双侧)上显著相关。

相关性分析结果表明，苗高与其余生长性状间均呈极显著相关性，其中，与地径的相关系数最高(r=0.421)，其次，地径与除叶下高外的其余生长性状均呈极显著相关性，其中与叶片数的相关系数最高(r=0.456)，叶下高与叶片数间呈极显著负相关性，同时，叶片数、最大叶片的宽和最大叶片的长三者间呈两两极显著正相关性，其中，最大叶片的长和最大叶片的宽间的相关系数最高，达0.483。说明生长表现优良的家系,叶片宽大、叶片数多, 有利于提高幼苗苗高和地径的生长量，这可能是由于增加叶片数量和面积有利于光合作用和有机物的积累有关，根据叶片大小和多少即可进行木荷优良家系初选。

3.5 木荷苗期生长节律分析

对苗期综合生长较好的4个家系(A4、B5、B6和C35)和生长较差的4个家系(17号、28号、A3号和建瓯商品种)的苗高和地径自分盘后的生长动态分析(见图1)，结果显示，自分盘后(7月初)，木荷家系苗高和地径呈现出相对一致的生长规律，即苗高在8—10月时生长相对较快，10月后，木荷苗高生长放缓。而地径生长有所不同，木荷家系地径生长量在9—10月达到了一个生长小高峰，10月后，地径生长减缓，但在11—12月期间，木荷地径生长仍未停止。

图1 木荷部分家系苗期生长节律

速生家系(综合生长较好的家系)其苗高和地径均在分盘前就已不同程度高于生长较差的家系，其中，分盘后平均苗高最大的家系和最小家系间的差值最高达8.96cm，地径则相差0.54cm，这表明，木荷家系自初始即已产生生长分化。

4 结论与讨论

种质资源的优选是决定林木良种选育工作成效的最为主要因素之一，了解不同育种群体的遗传变异参数对优良材料的选择至关重要。1年生木荷自由授粉家系子代树高和地径等主要生长性状方差分析表明，家系间的方差均达极显著水平(P<0.001)，说明从参试家系中筛选出具更高生产力的优良家系是可行的，但从另一个角度来说，家系个体间性状方差分析呈极显著差异，表明此前通过表型选择获得的优树后代分化明显，表型优良的优树个体并不意味其一定具有优良的基因型，基因稳定性必须经过后期进一步的遗传测定和筛选，子代测定可为开展优良种质材料的后向选择和优化完善育种群体结果提供依据。本研究中，34个木荷种子园子代自由授粉家系1年生苗期生长指标的遗传力均较高，均超过了0.75，为高遗传。其中，除最大叶片的宽外，其余生长性状家系遗传力均超过了0.80。这表明，木荷家系苗期生长受较强的遗传控制，遗传的一致度高，可以稳定遗传给子代[12]。

早期选择是缩短育种周期，加快育种进程的一种重要技术手段[13]。本次研究对木荷种子园子代自由授粉家系进行苗期测定与早期选择，对夯实木荷育种基础工作，加快完善育种体系建设均具重要意义。在跟踪监测不同家系的生长动态时发现，尽管不同家系间苗高和地径生长趋势基本一致，但在幼苗分盘分隔之前，家系间苗木生长分化已经产生，这表明，自种子萌发开始，木荷不同家系间生长差异已经存在。这也进一步为在苗期进行优良家系的筛选提供一定佐证。无性系种子园参试的34个木荷家系中，平均苗高和地径分别为35.78 cm和5.02 cm，相较于CK分别增加了2%和11.8%。

苗高和地径生长量是林木苗期速生性和适应性的重要评价指标[14]，在某种程度上与该家系适应性和速生性成正比[14]，故，本研究以家系苗高和地径生长量平均值同时大于全部参试家系平均值和当地商品种为筛选标准， A4、B4、B5、C4、C10、C6、B6、C35、C29和C27入选速生优良家系，入选率达28%。其苗高、地径分别超过了全部参试家系平均值的6.33%和3.42%，超过了建瓯本地商品种(CK)9.47%和13.57%。说明采用表型选择的优树所建立种子园的种子育苗造林，有望取得一定的改良效果[15, 16]。种子园34个家系地径生长均大于CK，但仅有19个苗高大于CK，仅占参试总数的55.8%，但还有15个家系树高生长逊色于CK，但目前仅为1年生的苗期测试，苗木生长尚有不稳定性。将在苗期测试的基础上，开展区域造林试验，为现有种子园的建园无性系的去劣疏伐提供充分依据，从而提高种子园的遗传增益。

苗木生长的稳定性及生长适应性是评价林木家系优劣的重要指标[17]，但本研究中，木荷苗龄仅1年生，早期选择和评价的准确率和稳定性仍有待于持续的跟踪和观测[7]。其次，木荷家系苗木苗期质量与种子质量的相关性也需要进一步研究与论证。本研究开展木荷种子园自由授粉家系设施化轻基质容器育苗，因此排除了气候等外界条件的干扰，但事实上，多数木荷生长均存在显著的家系×地点互作效应，即木荷生长受基因和环境的共同影响[2, 18, 19]，因此，在基础上开展多区域和不同立地条件的木荷家系多点造林试验则显得更为重要。