15個楸樹無性系間表型性狀和光合性狀分析

張帥，譙四紅，榮新軍，徐永鋼，樊孝萍，張延芹，田元玲，張紅

（湖北省林科院石首楊樹研究所，湖北 石首 434400）

15個楸樹無性系間表型性狀和光合性狀分析

張帥，譙四紅，榮新軍，徐永鋼，樊孝萍，張延芹，田元玲，張紅

（湖北省林科院石首楊樹研究所，湖北 石首 434400）

為給楸樹良種選育提供理論數(shù)據(jù)，本文研究了15個無性系表型性狀和光合性狀間的遺傳變異分析、相關(guān)性分析。結(jié)果表明，不同無性系之間表型性狀差異性較顯著，其中樹高、胸徑變異達到極顯著差異，楸-滇雜無性系07-Y27-4變異系數(shù)最大，為0.59；楸-楸雜無性系07-5-8-20變異系數(shù)最小，為0.16；樹高、胸徑與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用率成正相關(guān)關(guān)系，其中凈光合速率與樹高、胸徑的相關(guān)性最大，分別為0.867、0.912。楸-滇雜無性系凈光合速率明顯高于楸-楸雜無性系，凈光合速率大小排序依次為07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、9-1、07-Y27-7。

楸樹；不同無性系；性狀分析

楸樹（Catalpa Bungei）屬紫葳科，梓樹屬，原產(chǎn)我國，是著名園林觀賞樹種和優(yōu)質(zhì)珍貴用材樹種，有“木王”之稱[1]。在我國河南、安徽、江蘇、貴州、云南等地現(xiàn)存大量楸樹資源，自然條件下自花不孕或結(jié)實量少，又屬異花授粉，導(dǎo)致楸樹不同群體和個體間形態(tài)特征、生理特征的差異性、多樣性，增加了楸樹良種選育難度。近年來國內(nèi)對楸樹生物學(xué)特性[2]、種質(zhì)資源收集保存[3]、良種選育[4]、繁殖技術(shù)[5-6]、造林技術(shù)[7]等方面開展諸多研究，取得一些初步成果，全國各地也選育出了一些優(yōu)良無性系。本文采用相關(guān)分析法對不同楸樹無性系間表型性狀和光合性狀進行研究，以期掌握不同楸樹無性系生長發(fā)育特點，為篩選出適宜于江漢平原地區(qū)栽植的優(yōu)良楸樹無性系提供理論依據(jù)。

1 試驗地概況

湖北省林科院石首市楊樹研究所（石首國家楊樹良種基地），位于江漢平原和洞庭湖平原結(jié)合處，地理位置為112°14′～112°48′E，29°31′～29°57′N。氣候?qū)賮啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，光照充足，平均無霜期285 d，年均氣溫16.4℃，年均日照時數(shù)1 844.3 h，年均降雨量1 322.6 mm。土壤以潮土為主，pH值5.2～7.8，土壤顆粒均勻，質(zhì)地疏松，理化性能良好，土壤有機質(zhì)深厚，平均含量1.392%～3.706%。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為15個楸樹雜交無性系，是2010年從河南洛陽調(diào)進第四批不同生態(tài)區(qū)對比試驗材料。其中，楸-滇雜無性系為07-Y16-9、07-Y27-2、07-Y27-7、07-Y27-4；楸-楸雜無性系為07-5-8-17、07-5-8-12、07-5-8-21、07-5-8-20、07-5-8-29、06-28-3、06-43-8、06-28-21、06-28-13、06-30-1；對照無性系為09-1。試驗設(shè)計2個小區(qū)，6次重復(fù)，株行距2 m×4 m，2010年進行擴繁育苗，育苗方法采用梓樹為砧木，帶木質(zhì)部接穗嫁接，2011年營建試驗林。

2.2 試驗方法

（1）苗高、地莖測定：2011年12月落葉后用卷尺測定，精度 0.1 cm；地徑用游標(biāo)卡尺測定，精度0.02 cm。

（2）葉片性狀測定：2011年7月下旬至8月上旬，隨機選擇試驗中3個重復(fù)，每個無性系選擇6個單株，每個單株選定樹干中部5個葉片，進行葉長、葉寬、葉柄長、比葉面積、葉間距、葉比重測定。

（3）光合指標(biāo)測定：采用便攜式Li6400光合測定儀測量光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）、水分利用率。隨機選擇試驗中3個重復(fù)，每個無性系選擇6株與平均苗木大小相近、生長良好、無病蟲害苗木作為測定樣本，每株選取第3至4葉序的功能葉，葉溫維持25± 1.0℃，周圍CO2濃度350～450 μl/L，光通量密度在700～800 μmol/m2·s-1。

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

計算各無性系表型性狀的最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)；運用SAS8.0對無性系表型性狀、光合性狀進行方差分析、多重比較分析、相關(guān)性分析[8-9]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同楸樹無性系表型性狀方差分析

不同楸樹無性系表型性狀方差分析結(jié)果（表1）表明，15個不同無性系之間的葉長、葉寬、葉柄長、葉夾角、葉面積、葉間距、比葉重、樹高、胸徑在種內(nèi)和種間差異性較大。其中樹高（F=2.54**，P＜0.001）、胸徑（F=2.78**，P＜0.001）在種間差異性達到極顯著；葉間距種間、種內(nèi)表現(xiàn)一致，差異性不顯著；而葉長、葉寬、葉柄長、葉夾角、比葉面積和比葉重表型性狀在種間表現(xiàn)差異性較顯著。不同楸樹無性系表型性狀差異性與其親本的立地條件、遺傳特性及變異有關(guān)[10]，說明楸樹子代表型性狀在種源間以及種源內(nèi)存在豐富變異，優(yōu)良無性系（品種）選擇潛力大。

3.2 不同楸樹無性系樹高、胸徑LSD分析

表1 楸樹不同無性系性狀間的方差分析表

對15個不同無性系樹高進行LSD多重比較結(jié)果表明，楸-滇雜無性系07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y16-9、07-Y27-2和楸-楸雜無性系07-5-8-17樹高顯著高于其他無性系，其中07-Y27-4樹高范圍為3.90～5.28 m、07-Y27-7樹高范圍3.70～4.85 m、07-Y16-9樹高范圍3.70～4.75 m、07-Y27-2樹高范圍3.20～4.68 m。變異系數(shù)可以衡量樹種性狀遺傳變異潛力，楸樹樹高、胸徑的變異系數(shù)在造林后第2年趨于穩(wěn)定，并且樹高、胸徑具有較高遺傳力，遺傳力不受年份的變化減弱[11-13]。試驗結(jié)果表明，楸樹不同無性系2年生樹高變異幅度均較大，不同家系間樹高變異系數(shù)排序為07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y27-2＞07-Y16-9＞07-5-8-17＞9-1。其中楸-滇雜無性系07-Y27-4的變異系數(shù)最大，為0.59；楸-楸雜無性系07-5-8-20變異系數(shù)最小，為0.16。15個不同無性系胸徑進行LSD多重比較結(jié)果表明，楸-滇雜無性系07-Y27-7、07-Y27-4、07-Y16-9、07-Y27-2和楸-楸雜無性系07-5-8-17、06-28-3顯著高于其他無性系，其中07-Y27-7胸徑范圍2.98～4.82cm、07-Y27-4胸徑范圍3.36～4.55 cm、07-Y16-9胸徑范圍3.31～5.73 cm、07-Y27-2胸徑范圍2.75～4.77 cm。試驗結(jié)果表明，楸樹不同無性系2年生胸徑變異幅度均較大，不同無性系樹高生長量變異系數(shù)排序依次為07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y16-9＞07-Y27-2＞9-1。其中無性系07-Y27-4變異系數(shù)最大，為0.58；無性系06-28-13變異系數(shù)最小，為0.19。

3.3 不同楸樹無性系樹高、胸徑與表型性狀相關(guān)性分析

楸樹無性系表型性狀葉長、葉寬、葉柄長、葉夾角、葉間距、比葉面積等對生長發(fā)育影響是多因子綜合作用的結(jié)果。不同表型性狀與樹高、胸徑的相關(guān)性分析表明（表2），不同楸樹無性系樹高與表型性狀成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)排序依次為比葉面積（0.570**）＞比葉重（0.517**）＞葉寬（0.506）＞葉長（0.481）＞葉柄長（0.410）＞葉間距（0.248）＞夾角（0.163），說明比葉重和比葉面積是影響楸樹高生長重要因子，而葉夾角、葉間距與高生長量的相關(guān)系數(shù)不大。比葉面積是單位質(zhì)量干物質(zhì)所對應(yīng)的葉片面積，比葉面積越大相對單位面積內(nèi)干物質(zhì)積累就越多，而比葉面積和比葉重與葉長、葉寬成顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.529、0.570，0.532、0.522。不同楸樹無性系胸徑與葉長、葉寬、葉柄長、葉夾角、葉間距、比葉面積、比葉重同樣成正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)排序依次為比葉重（0.581**）＞比葉面積（0.528**）＞葉寬（0.520）＞葉長（0.514）＞夾角（0.278）＞葉柄長（0.232）＞葉間距（0.148），說明比葉重、比葉面積也是影響楸樹胸徑的重要因子。同時可以得出，不同楸樹無性系樹高與胸徑之間成正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性并不大，相關(guān)系數(shù)僅為0.138。

3.4 不同楸樹無性系光合指標(biāo)間的相關(guān)性分析

表2 不同楸樹無性系生長指標(biāo)相關(guān)性分析

不同楸樹無性系光合指標(biāo)比較（表3），楸-滇雜無性系凈光合速率明顯高于楸-楸雜無性系，凈光合速率大小排序依次為07-Y16-9＞07-Y27-4＞07-Y27-2＞9-1＞07-Y27-7。蒸騰速率的差異反映不同無性系耗水潛力，而蒸騰速率越小說明單位面積累干物質(zhì)所消耗能量越少，蒸騰速率大小也是評價無性系重要指標(biāo)之一。從測定結(jié)果可知，15個無性系中蒸騰速率低于對照 9-1的分別是 07-Y27-4、 07-Y16-9。水分利用效率表示植物凈光合作用與水分消耗關(guān)系，不同楸樹無性系水分利用效率有一定的差別。從測定結(jié)果可知，水分利用率高于對照9-1的依次為 07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y27-2，水分利用率最高的無性系為07-Y16-9。氣孔閉合程度直接影響植物光合作用和蒸騰作用，影響作物水分消耗及產(chǎn)量形成。相關(guān)性分析表明（表4），氣孔導(dǎo)度與凈光合速率、CO2摩爾分?jǐn)?shù)成正相關(guān)，與水分利用效率成極顯著負(fù)相關(guān)。從測定結(jié)果可知，氣孔導(dǎo)度高于對照9-1的分別為07-Y16-9、07-Y27-2。在一定范圍內(nèi)，楸樹無性系凈光合速率與胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)成正比，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)低于對照9-1的無性系依次為07-Y27-4、07-Y16-9、07-Y27-2。凈光合速率可以作為評價無性系生長的重要光合指標(biāo)，植物凈光合速率越大，說明其生長潛力越大，生長速度越快。相關(guān)性分析表明，凈光合速率與氣孔導(dǎo)度、水分利用率、蒸騰速率成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)排序依次為水分利用率（0.935**）＞氣孔導(dǎo)度（0.815*）＞蒸騰速率（0.363）；與胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)-0.955**。

表3 不同楸樹無性系主要光合指標(biāo)比較

表4 不同無性系光合指標(biāo)與生長指標(biāo)相關(guān)性分析

4 結(jié)論與討論

（1）不同無性系之間的葉長、葉寬、葉柄長、葉夾角、葉面積、葉間距、比葉重、樹高、胸徑等存在豐富的變異，從中選擇優(yōu)良無性系潛力很大。

（2）不同家系樹高變異系數(shù)高低排序為07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y27-2＞07-Y16-9＞07-5-8-17，其中楸-滇雜無性系07-Y27-4的變異系數(shù)最大，為0.59，楸-楸雜無性系07-5-8-20變異系數(shù)最小，為0.16；不同家系胸徑生長量變異系數(shù)高低依次為 07-Y27-4＞07-Y27-7＞07-Y16-9＞07-Y27-2＞9-1，其中無性系07-Y27-4的變異系數(shù)最大，為0.58，無性系06-28-13的變異系數(shù)最小，為0.19。綜合得出楸 -滇雜無性系 07-Y27-4、07-Y27-7、07-Y16-9、07-Y27-2、07-Y27-4樹高、胸徑均具有較高的變異系數(shù)和遺傳力，通過早期嚴(yán)格篩選可達到改良目的。

（3）凈光合速率是評價楸樹不同無性系生長快慢重要的生理指標(biāo)。本研究表明，樹高、胸徑與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用率均成正相關(guān)關(guān)系，其中與樹高的相關(guān)系數(shù)排序依次為凈光合速率（0.887**）＞水分利用率（0.763）＞氣孔導(dǎo)度（0.461）；與胸徑相關(guān)系數(shù)排序依次分別為凈光合速率（0.912**）＞水分利用率（0.857）＞ 氣孔導(dǎo)度（0.552），而樹高、胸徑均與胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)、蒸騰速率成不明顯負(fù)相關(guān)。不同楸樹無性系光合指標(biāo)分析表明，楸-滇雜無性系凈光合速率高于楸-楸在無性系，從大到小依次排序為 07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、9-1、07-Y27-7，因此07-Y16-9、07-Y27-4、07-Y27-2、07-Y27-7可作為優(yōu)良無性系進行擴繁。

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（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Analysis on the Phenotypic and Photosynthetic Characters of 15 Clones of Catalpa bungei

ZHANG Shuai,QIAO Sihong,RONG Xinjun,XU Yonggang,FAN Xiaoping,ZHANG Yanqin,TIAN Yuanling,ZHANG Hong
（Shishou Poplar Research Institute of Hubei Forestry Academy,Shishou 434400,Hubei,China）

In this paper a study was made on the genetic variations of the phenotypic and photosynthetic characters of 15 clones of Catalpa bungei in order to provide theoretical data for selecting fine varieties of Catalpa bungei.The results showed that there were significant differences in phenotypic characters among the 15 clones,of which the tree height and DBH were highly different.The variation coefficient of the Catalpa-Dianza clone 07-Y27-4 was 0.59,the biggest,and that of the clone 07-5-8-20 was 0.16,the smallest.The tree height and DBH had positive correlation with the net photosynthetic rate,stomatal conductance and water use efficiency,and had the biggest correlation with the net photosynthetic rate,reaching 0.867 and 0.912 respectively.The net photosynthetic rate of the Catalpa-Dianza clones was significantly higher than that of Catalpa-Catalpa hybrid clones and the sequence of the net photosynthetic rate was 07-Y16-9＞07-Y27-4＞07-Y27-2＞9-1＞07-Y27-7.

Catalpa Bungei;Different clones,Character analysis

S792.99

A

2095-0152（2015）04-0015-04

2015-07-06

2015-07-28

張帥（1985- ），男，工程師，從事林木育種工作。E-mail:wxwsyty@163.com