尾粗桉杂交亲本配合力效应分析

赵英伟，杨卫星，马忠才，彭智邦，李霞，熊涛，张磊，王建忠

尾粗桉杂交亲本配合力效应分析

赵英伟，杨卫星，马忠才，彭智邦，李霞，熊涛，张磊，王建忠*

(广西国有东门林场，广西 扶绥 532108)

本研究以东门林场3个尾叶桉U517、U520、U524作为母本，8个粗皮桉P96、P97、P98、P100、P102、P103、P104、P105作为父本，按照测交遗传交配设计进行控制授粉，基于杂交子代的生长表现分析亲本的配合力，旨在为选育速生、抗性强的尾粗桉杂交新品种提供亲本选配理论依据。结果表明：不同杂交组合的胸径、树高、单株材积、分枝呈极显著差异，冠幅呈显著差异，重复区组间的差异不显著；父本的一般配合力(GCA)达极显著水平，父本较母本有优势；亲本的特殊配合力(SCA)达到极显著程度；父本粗皮桉P97的胸径、单株材积的一般配合力相对效应值最大，特殊配合力相对效应值较大，同时在各性状上均是正向效应，适合作为杂交父本。U524×P105组合在胸径、单株材积上的特殊配合力相对效应值最高，在今后杂交育种中可作为高特殊配合力组合加以利用。

尾粗桉；杂交育种；配合力；亲本选配

配合力最早在玉米()杂交育种研究中提出以来[1]，已在林木育种实践中得到了广泛应用。配合力表明了不同亲本间的组配能力，通过配合力研究，可以估算育种值、评价亲本等，为种子园留优去劣、优良亲本选配提供依据，同时可以揭示林木重要经济性状的遗传控制方式，用以科学指导遗传改良方案和提高育种效率[2-3]。有关杉木()配合力研究表明，树高、

胸径和材积生长等性状主要受一般配合力(General Combining Ability, GCA)效应控制，通过对亲本的直接选择可以对子代进行改良；而在交配亲本经过GCA测定的材料中，树高、胸径和材积等性状主要受特殊配合力(Specific Combining Ability, SCA)效应控制的，其改良应侧重于亲本间的特殊交配效应[4-5]。对马尾松()树高、胸径和木材基本密度等生长和材性性状的配合力研究也获得了类似的结果[6-7]。同时利用亲本配合力和遗传距离对马尾松生长子代表型值和杂种优势进行了有效预测，进而提高马尾松亲本选配效率及杂种优势的有效利用率[8]。桉树(spp.)配合力研究表明，具有较高生长性状GCA的亲本可以获得较高的SCA，具有较高木材密度GCA的亲本往往可以获得较低的SCA[9]。母本GCA高，生长不一定最好，但可以获得较高的SCA并产生强杂种优势的子代[10]，因此可以通过配合力效应分析有效评价亲本组配能力和预测杂种优势。

杂交育种是林木育种理论研究和优良品种培育的主要手段[11]。种间杂交因能产生杂种优势、改良性状，是产生变异、品种改良的重要方法[12-13]，在农作物[14-15]、林木[16-19]培育中发挥着重要作用。杂交育种是桉树遗传改良不可缺少的重要组成部分，其中亲本选配是桉树杂交育种成功先决条件，不同亲本间组配能力不相同，因此研究配置杂交组合中的实际表现是桉树杂交育种的关键环节[20-23]。本研究选用抗病、抗虫能力较好的粗皮桉()[24]与速生性强、干形通直的尾叶桉()进行杂交，基于杂交子代的生长表现分析亲本的配合力效应，开展尾粗桉(×)杂交优良亲本选配，以期为选育速生、抗病虫的桉树新品种提供亲本选配策略理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于广西崇左市扶绥县东门镇广西国有东门林场，属亚热带大陆性季风气候，全年光热充足，年均气温21.2 ～ 22.3 ℃，极端最高温41 ℃，极端最低温−4 ℃，年均无霜期346 d，年均降雨量1 000 ～ 1 300 mm，相对湿度74% ～ 83%，海拔100 ～ 200 m，属丘陵台地，坡度约0 ～ 8°。

1.2 试验材料

试验亲本材料均来自广西国有东门林场，选用3个尾叶桉(U)母本，8个粗皮桉(P)父本，母本编号为：U517、U520、U524，父本编号为：P96、P97、P98、P100、P102、P103、P104、P105。

1.3 遗传交配设计

2016年将11个亲本材料按3 × 8测交系遗传交配设计(表1)进行控制授粉，获得24个杂交组合种子。

表1 尾粗桉测交系交配设计

1.4 田间试验设计

2018年6月营造试验林，株行距2 m × 4 m，密度为1 245株·hm-2。试验采用完全随机区组设计，各杂交组合单行10株种植，4次重复，每个杂交子代总计40株，保存率95.0%。

1.5 杂交子代性状测定及数据分析

2021年1月对林木每木检尺，每个杂交家系选择30株，测定胸径、树高、冠幅、干形、分枝等性状，计算单株材积。

(1)单株材积公式[25]：0.000 039 269×DBH×

式中为单株材积(m3)；为胸径(cm)；为树高(m)。

(2)干形：划分为5个等级评分[26]。

等级Ⅰ，1分—弯曲；

等级Ⅱ，2分—在平均直度范围内的多主干；

等级Ⅲ，3分—在平均范围内的单一主干；

等级Ⅳ，4分—稍微弯曲，单一主干；

等级Ⅴ，5分—干形通直，单一主干。

(3)分枝：根据树枝大小划分为3个等级评分[26]。

等级Ⅰ，1分—大枝；

等级Ⅱ，2分—中枝；

等级Ⅲ，3分—小枝。

1.6 统计分析

配合力方差分析模型见表2[11]，百分数数据经正反弦，采用EXCEL、DPS数据处理系统对测交系交配设计数据进行方差分析，以及对一般配合力、特殊配合力、遗传力等遗传参数进行估算[27]。

遗传参数估计：

母本一般配合力方差2=(gm-smf)/2，

父本一般配合力方差2=(gf-smf)/1，

特殊配合力方差2=(smf-e)/，

环境方差2=M；

一般配合力：

特殊配合力：

一般配合力相对效应值：

特殊配合力相对效应值：

狭义遗传力：

2=(σ+σ)/(σ+σ+σ+σ)，

广义遗传力：

2=(σ+σ+σ)/(σ+σ+σ+σ)。

2 结果与分析

2.1 各性状方差分析

由表3可知，杂交子代的胸径、树高、单株材积3个生长性状在不同杂交组合间呈极显著差异，冠幅呈显著差异，重复区组间的差异不显著。形质性状的分枝差异极显著，在重复区组间的差异不显著。研究结果表明多个性状在不同杂交组合间存在遗传差异，因此有必要对影响组合的变量进行下一步分析，进一步了解亲本的配合力和特殊配合力之间的差异性。

表2 配合力方差分析模型

注：母本个数N=3，父本个数N=8，区组数=4。

表3 杂交子代性状方差分析F值

注：*表示<0.05，**表示<0.01。下同。

2.2 各性状配合力方差分析

由表4可知，母本的一般配合力方差在树高性状中差异极显著，在其他性状中差异不显著。父本的一般配合力方差在胸径、树高、单株材积、冠幅、分枝5个性状中均差异极显著，在干形性状中无显著差异。各杂交组合特殊配合力方差分析中的胸径、树高、单株材积、分枝中差异极显著，在冠幅、干形2个性状中差异无显著性。因此，有必要对各性状的配合力进行估算。并且，胸径、单株材积、冠幅、分枝4个性状的父本的一般配合力方差大于特殊配合力方差，表明本研究中杂交子代性状表现主要是亲本基因加性效应与非加性效应共同作用的结果。

表4 亲本配合力方差分析F值

2.3 一般配合力(GCA)效应分析

由表5可知，一般配合力效应存在较大的差异，并且存在正向效应和负向效应，表明基因的加性作用在不同亲本间及不同性状中存在差异。胸径、单株材积一般配合力相对效应值最大的是父本P97；树高一般配合力相对效应值最大的是父本P105；冠幅一般配合力相对效应值最大的是父本P103；干形一般配合力相对效应值最大的是父本P103；分枝一般配合力相对效应值最大的是父本P103。尾粗桉杂交种作为用材树种，生长量是重要的经济指标，本研究中父本较母本有优势，其中父本P97最具优势。

表5 亲本一般配合力相对效应值 %

2.4 特殊配合力(SCA)效应分析

由表6可知，各性状的特殊配合力在不同亲本组合之间差异较大。U524×P105组合在胸径、单株材积上的特殊配合力相对效应值最高，分别是20.48%、26.75%；U524×P96组合在树高上的特殊配合力相对效应值最高15.64%；U524×P97组合在冠幅、分枝上的特殊配合力相对效应值最高，分别是0.59%、0.94%；U520×P104组合在干形上的特殊配合力相对效应值最高5.57%。综合生长量分析，U524×P105组合可以作为高特殊配合力组合选择利用。

2.5 各性状的方差分量和遗传力分析

由表7可知，冠幅的加性方差大于非加性方差，广义遗传力和狭义遗传力之间差异较小，受加性效应作用大。其余性状均是非加性方差大于加性方差，广义遗传力和狭义遗传力差异较大，广义遗传力在0.64 ～ 0.86之间，狭义遗传力在0.10 ～ 0.37之间，表明尾粗桉杂交子代各性状受非加性效应作用较大，非加性效应对于选择利用高特殊配合力组合具有重要意义。

表6 杂交亲本特殊配合力相对效应值 %

表7 各性状方差分量及遗传力估计值

3 讨论与结论

配合力是亲本选配的关键遗传参数，通过分析亲本配合力，可以预测亲本的育种价值。本研究发现一般配合力和特殊配合力之间有一定关联性又相对独立，一般配合力低的亲本，其杂交组合也会产生高的特殊配合力。在有关桉树配合力研究时发现母本一般配合力高，生长不一定最好，但可以获得较高的特殊配合力并产生强杂种优势的子代[9-10]，本研究结果与之相似。

对尾粗桉杂交亲本一般配合力分析发现，亲本之间父本较母本占更大的方差分量。父本的配合力除干形性状外，其他性状均达到极显著水平，表明父本效应大于母本效应。尾粗桉杂交种作为用材树种，生长量是重要的经济指标，父本P97的胸径、单株材积的一般配合力相对效应值最大，分别是4.27、10.89，并且这两个性状的特殊配合力相对效应值也较大。父本P97具有高一般配合力，同时在各性状上均是正向效应。因此，在尾粗桉杂交育种亲本选配过程中，P97适合作为优良的杂交父本。

对尾粗桉杂交亲本特殊配合力分析发现本研究亲本间的特殊配合力也占较大的方差分量，存在一些高特殊配合力的杂交组合，表明在各性状上存在明显的加性遗传变异及非加性遗传变异。以生长量作为筛选指标，杂交组合U524×P105组合在胸径、单株材积上的特殊配合力相对效应值最高，分别是20.48%、26.75%，该杂交组合在今后杂交育种过程中可作为高特殊配合力组合加以利用。

在以尾叶桉为母本、粗皮桉为父本的杂交育种亲本选配过程中，不仅要考虑亲本的一般配合力，尤其是选择高一般配合力的父本，还要考虑特殊配合力，选择和利用高特殊配合力杂交组合有利于提升杂种优势。本研究在其他性状方面也存在高特殊配合力组合，未来可以根据育种目标选择利用特定的杂交组合，选育出优良的桉树新品种。

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Analysis of Combining Abilities of Parents of the Hybrid×

ZHAO Yingwei, YANG Weixing, MA Zhongcai, PENG Zhi bang, LI Xia,XIONG Tao, ZHANG Lei, WANG Jianzhong*

()

Threegenotypes U517, U520 and U524 in Dongmen forest farm were used as female parents in this study with eightgenotypes P96, P97, P98, P100, P102, P103, P104, P105 used as male parents for controlled pollination according to a cross-testing mating design. The combining abilities of parents were analyzed based on the growth performance of their hybrid offspring. The aim of this study was to provide a theoretical basis for the selection of parents for new eucalypt hybrid varieties with rapid growth and strong resistance. The results showed that there were significant differences in DBH, tree height, individual volume, branch and crown width among different hybrid combinations, but there were no significant differences among duplicate groups. The general combining ability(GCA) of male parents reached a very significant level, and male parents had an advantage over female parents. The specific combining ability(SCA) of the parents was extremely significant. The value of GCA was largest for DBH and individual volume, and the value of SCAs were generally largest for the paternal genotype P97. Meanwhile, the GCAs and SCAs for all traits were positive. The hybrid combination U524×P105 had the highest value of SCA for DBH and individual volume, and this specific hybrid combination could be used as a high specific combining ability combination in future crossbreeding.

×; hybridization breeding; combining ability effect; parent selection

S722.3+4

A

10.13987/j.cnki.askj.2022.04.001

广西林业科技项目“桉树高世代优良遗传资源选择与应用研究”(桂林科研〔2015〕第17号)

赵英伟(1993— )，男，硕士，助理工程师，从事桉树良种选育与栽培技术研究。E-mail:418847773@qq.com

王建忠(1985— )，男，硕士，高级工程师，从事桉树遗传改良及无性系开发。E-mail:57714915@qq.com