寒地楊樹新品種遺傳穩(wěn)定性與適應(yīng)性分析評價1)

王慶斌 張玉波 鄒 威 陶雙勇 魏 彪 杜人杰

(黑龍江省牡丹江林業(yè)科學(xué)研究所，牡丹江，157009)

樹木生長的表現(xiàn)除受環(huán)境條件的影響，多數(shù)情況下還受基因型與環(huán)境交互作用的影響［1］。同一楊樹品種在不同地點、不同年份以及不同栽培條件下，其生長表現(xiàn)或生態(tài)效應(yīng)值常常波動較大，簡單地利用試驗總平均值，往往不能對遺傳值做出真實評價。楊樹遺傳價值及其推廣利用的可行性，不僅取決于生長量的絕對值，而且在很大程度上還取決于遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性［2］。遺傳穩(wěn)定性和適應(yīng)性評價，能描述基因型的生態(tài)適應(yīng)范圍，揭示各品種在不同環(huán)境條件下保持某種收獲量的度量。因此，進行楊樹新品種生產(chǎn)力、遺傳穩(wěn)定性及生長適應(yīng)性評價，對推廣應(yīng)用具有極大的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

經(jīng)過在5個區(qū)試點苗期測試評價，選擇出50、中 M、5、J、53、B、A、52 號楊樹新品種(系)，以小黑楊和大青楊為對照種。2007年在海林市林業(yè)局、綏陽林業(yè)局、牡丹江市林業(yè)局、迎春林業(yè)局和大海林局建立區(qū)域化栽培試驗點，進行系統(tǒng)的生長及抗性性狀測試。本研究以3年生樹高材料進行分析(表1)。

1.2 方法

試驗采取隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，20株小區(qū)，株行距2 m×3 m。試驗林采用常規(guī)楊樹豐產(chǎn)林撫育管理措施。由于樹高是構(gòu)成材積收獲量最主要的生長性狀之一［3］，因此，以樹高生長量為性狀指標(biāo)進行遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性分析。

方差分析采用多因變量線型方差分析模型［4］，生產(chǎn)力指數(shù)PQI和生態(tài)效應(yīng)值Wi根據(jù)Wricke提出的公式確定，回歸系數(shù)bi和離回歸均方根據(jù)Eberhart等人的公式確定，無性系效應(yīng)值、G×E互作方差i及變異系數(shù)iCVPB根據(jù)顧萬春應(yīng)用公式確定，結(jié)構(gòu)分析模型的系數(shù)^a與^λ根據(jù)Tai的公式確定，決定系數(shù)r2根據(jù)Pithus的公式確定。

2 結(jié)果與分析

2.1 遺傳穩(wěn)定性和適應(yīng)性分析

遺傳穩(wěn)定性分和適應(yīng)性分析，是描述基因型的生態(tài)適應(yīng)范圍，揭示基因型在不同環(huán)境下保持生長量的度量，屬于遺傳的生態(tài)評價［5］。

對10個品種樹高生長性狀進行遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性評價。方差分析檢驗結(jié)果表明(表2)，不同品種間差異極顯著，而且品種×地點交互作用極顯著，說明各試驗點的環(huán)境因子存在明顯差異，品種在不同地點上的樹高表型值相對位次是不同的。

樹高性狀遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性11項評價參數(shù)估算結(jié)果(表3)：均值ˉx、效應(yīng)值^g和生產(chǎn)力指數(shù)PQI是反映基因型平均生產(chǎn)力指數(shù)參數(shù)，值越大平均生產(chǎn)力越高;基因型方差、遺傳變異系數(shù)iCVPB、生態(tài)效應(yīng)價Wi、離回歸均方、結(jié)構(gòu)系數(shù)是反映品種遺傳穩(wěn)定性參數(shù)，其數(shù)值越小，遺傳穩(wěn)定性越高;結(jié)構(gòu)系數(shù)、回歸系數(shù)bi和決定系數(shù)r2反映生長適應(yīng)性參數(shù)，其中bi還表示穩(wěn)定性程度，當(dāng)bi=0，=1，r2→0時，基因型對環(huán)境完全沒有反應(yīng)，絕對穩(wěn)定;當(dāng) bi=1=0→1時，G×E 互作成正比例消長關(guān)系，適應(yīng)性或穩(wěn)定性處于平均水平;當(dāng)bi＞1，＞0，r2→1時，品種能適應(yīng)好的環(huán)境，在立地條件好的地方生長好，當(dāng) bi＜1，＜0，適應(yīng)性好，能適應(yīng)差的環(huán)境條件。

表1 各試驗點樹高總體平均生長量m

表2 不同品種G×E互作效應(yīng)方差分析

參試的8個品種均值、品種效應(yīng)值和生產(chǎn)力指數(shù)均高于對照小黑楊及大青楊，以50最高，中M、5、J和53號楊表現(xiàn)較好，52、大青和小黑表現(xiàn)較差。

反映適應(yīng)性參數(shù) bi＜1＜0 的品種有 5、52、小黑和大青楊，適應(yīng)較差的環(huán)境;bi＞1＞0的品種有50、J和 B號楊，適應(yīng)好的環(huán)境;bi≈1，≈0的品種有中M、A、53號楊，適應(yīng)性近乎平均水平。

綜合參數(shù)評價預(yù)估結(jié)果，5、53號楊遺傳穩(wěn)定性高，適應(yīng)性好，屬中高產(chǎn)型品種，在5個地點均表現(xiàn)良好;50、J、中M號楊適應(yīng)性較好，遺傳穩(wěn)定性一般，生產(chǎn)力水平高，屬高產(chǎn)型品種，在牡丹江、海林和綏陽表現(xiàn)最好;B和A號楊遺傳穩(wěn)定性高，適應(yīng)較好的環(huán)境條件，生產(chǎn)力水平中等，屬中產(chǎn)型品種，在海林和牡丹江表現(xiàn)良好;52、小黑和大青適應(yīng)性強，生產(chǎn)力低，屬低產(chǎn)型品種。

表3 樹高性狀遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性評價參數(shù)

2.2 生長性狀、遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性參數(shù)相關(guān)分析

為了考查品種的生長性狀與遺傳穩(wěn)定性的關(guān)系，將生長性狀值、遺傳穩(wěn)定性參數(shù)和生長適應(yīng)性參數(shù)進行相關(guān)分析(表4)。將參數(shù)分為3類，一類是生長性狀值、PQI;二類是遺傳穩(wěn)定性參數(shù)三類是生長適應(yīng)性參數(shù)bi。

生長性狀值與遺傳穩(wěn)定性參數(shù)呈弱度負相關(guān)或弱度正相關(guān)，表明生長性狀與穩(wěn)定性參數(shù)是相互獨立的;生長性狀參數(shù)間呈高度正相關(guān)，表明各生長性狀參數(shù)是同效的;穩(wěn)定性參數(shù)之間呈較高的正相關(guān)，說明各穩(wěn)定性參數(shù)是同效的。生長性狀值與生長適應(yīng)性參數(shù)呈顯著正相關(guān)或弱負相關(guān)，生長適應(yīng)性參數(shù)間呈較高的正相關(guān)，表明各生長適應(yīng)性參數(shù)是同效的;遺傳穩(wěn)定性參數(shù)與生長適應(yīng)性參數(shù)、bi呈弱負相關(guān)或不顯著正相關(guān)。

表4 樹高性狀值、遺傳穩(wěn)定性和適應(yīng)性參數(shù)相關(guān)矩陣

2.3 遺傳參數(shù)主成分分析

為了驗證生長性狀值、遺傳穩(wěn)定性和適應(yīng)性評價結(jié)果，將10個品種、11個參數(shù)進行主成分分析(表5)，提取3個主成分，前3個主成分累計貢獻率達到95.384%，代表了足夠的信息量。第1主成分反映生長適應(yīng)性和生長性狀值，第2主成分反映遺傳穩(wěn)定性，第3主成分反映遺傳穩(wěn)定性和生長性狀值。由3個主成分為坐標(biāo)組成的三維坐標(biāo)圖，除適應(yīng)性參數(shù)中的決定系數(shù)外，每組參數(shù)集中在一起，反映信息準(zhǔn)確可靠。

表5 特征根與特征根向量

3 結(jié)論

多點樹高方差分析表明，品種間差異極顯著，品種×地點交互作用差異極顯著。品種與環(huán)境存在互作效應(yīng)，表明各試驗點環(huán)境因子存在明顯差異，品種在不同地點上的表型值位次是不同的，對其選擇存在著很大的潛力，這為楊樹新品種選擇提供了可信的遺傳信息。

利用11項評價參數(shù)，進行楊樹新品種樹高生長性狀生產(chǎn)力、遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性評價預(yù)估，結(jié)果顯示：5、53號楊遺傳穩(wěn)定性高，適應(yīng)性好，屬中高產(chǎn)型品種;50和J號楊適應(yīng)性較好，遺傳穩(wěn)定性一般，生產(chǎn)力水平高，屬高產(chǎn)型品種;B號楊遺傳穩(wěn)定性高，適應(yīng)較好的環(huán)境條件，屬中產(chǎn)型品種。

生長性狀、遺傳穩(wěn)定性和生長適應(yīng)性參數(shù)的相關(guān)分析，3類參數(shù)間是相互獨立的。

評價參數(shù)進行主成分分析，前3個主成分累計貢獻率達到95.384%，代表了足夠的信息量，每組參數(shù)集中在一起，反映信息準(zhǔn)確可靠。

［1］李火根，黃敏仁，潘惠新，等.美洲黑楊新無性系生長遺傳穩(wěn)定性分析［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，25(6)：1-6.

［2］顧萬春.統(tǒng)計遺傳學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2004：324-325.

［3］王慶斌，張玉波，鄒威，等.楊樹新品種生長性狀遺傳相關(guān)及通徑分析［J］.林業(yè)科技，2011，36(1)：5-7.

［4］盧紋岱.SPSSFOR WINDOWS統(tǒng)計分析［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004：147-186.

［5］顧萬春.毛白楊優(yōu)良無性系選育［J］.林業(yè)科學(xué)研究，1990，3(3)：223-227.