火炬松種子園無性系花粉產(chǎn)量變異研究*

王金榜 王 博 楊雅婕 劉天頤 黃少偉

(1.英德市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 英德 513000；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

火炬松種子園無性系花粉產(chǎn)量變異研究*

王金榜1王 博2楊雅婕2劉天頤2黃少偉2

(1.英德市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 英德 513000；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

為探討火炬松（Pinus taeda）無性系花粉產(chǎn)量的變異，在火炬松1.5代種子園選出20個(gè)無性系，每無性系5株，共100株火炬松作為研究材料，調(diào)查胸徑、樹高、冠幅和花粉量，通過對(duì)比單株花粉量、單位面積花粉量和單位面積有效花粉量來篩選高花粉產(chǎn)量的無性系。結(jié)果表明,單株花粉量與冠幅呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），單株花粉量最高的是243無性系，為1 302.55 g；單位面積花粉產(chǎn)量最高的是201無性系，為36.70 g/m2；單位面積有效花粉量最高的是243無性系，為34.14 g/m2；花粉活力最大的是298無性系，為100%。火炬松種子園的花粉產(chǎn)量變異主要來源于無性系間，最終篩選出243、201和298無性系3個(gè)優(yōu)良無性系。

火炬松；花粉產(chǎn)量；優(yōu)良無性系

火炬松（Pinus taeda）原產(chǎn)美國東南部，分布于海拔500～666 m處，喜光、喜溫暖濕潤，生長迅速，適應(yīng)力強(qiáng)[1]。中國從20世紀(jì)30年代開始引種火炬松，經(jīng)過多年的培育，火炬松已成為我國南方重要造林和工業(yè)用材樹種[2-9]。火炬松是速生針葉樹,同時(shí)又具有適應(yīng)性較強(qiáng),樹干通直圓滿、病蟲害較少、含脂量高等特點(diǎn),普遍受到群眾歡迎[10]。火炬松作為優(yōu)良的速生豐產(chǎn)樹種，生長優(yōu)于濕地松(Pinus elliottii)、馬尾松(P. massoniana)[11],國內(nèi)的研究主要關(guān)注其材積生長力，對(duì)其花粉產(chǎn)量的研究還不夠深入。

據(jù)報(bào)道，嫁接后3～4 a，是火炬松種子園進(jìn)入盛產(chǎn)期的關(guān)鍵時(shí)期,從第2年到第3年，90%以上無性系開花，平均開花株略高于70%；從第3年到第4年，100%無性系開花, 開花株率接近95%[12]。目前英德火炬松改良種子園已達(dá)18 a，開花結(jié)實(shí)處于盛期，各無性系的開花能力已經(jīng)充分表現(xiàn)，適合開展花粉產(chǎn)量的研究。花粉采收的最佳時(shí)間是在花粉剛成熟到開始散粉前很短的幾天內(nèi)[13]，因此本試驗(yàn)在2月下旬開展火炬松花粉的采集試驗(yàn)。

花粉的產(chǎn)量和生活力直接影響種子的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)花粉產(chǎn)量又與林木的生長指標(biāo)密切相關(guān)[14]。本文對(duì)20個(gè)火炬松無性系的花粉產(chǎn)量變異和花粉活力進(jìn)行研究，篩選出花粉產(chǎn)量優(yōu)異的品系，為培育出花粉品質(zhì)優(yōu)良的火炬松無性系提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

廣東省英德市位于 113°25′E，24°15′N，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫為20.7℃，年均降雨量 1 918 mm，相對(duì)濕度 80%，土壤屬中粘壤紅土，pH 值 5.0～5.3。

英德林業(yè)科學(xué)研究所火炬松種子園建成了國內(nèi)第一個(gè)火炬松改良代種子園，包括1.5代、2代和優(yōu)良種源種子園，面積共35 hm2。供試材料位于1.5代種子園的K、L區(qū)，每小區(qū)栽種100～140株，株間距為 9 m ×9 m，每小區(qū)由 10～14 個(gè)無性系組成，樹齡達(dá) 18 a。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 無性系調(diào)查方法 2016年在火炬松花期（2—3月）采用抽樣調(diào)查方法，從K5、K6、K5-1、K9、L6、L7 這6個(gè)小區(qū)中選出20個(gè)無性系，每個(gè)無性系5株，共100株。每木調(diào)查用胸徑尺、測(cè)高桿、卷尺實(shí)地測(cè)量胸徑（D）, 樹高（H），東西冠幅(EW)、南北冠幅（NS），計(jì)算出平均冠幅(C)和樹冠投影面積(S)。在東西南北4個(gè)方位，從火炬松樹冠的中下冠層隨機(jī)抽取5枝雄花枝為調(diào)查統(tǒng)計(jì)對(duì)象，雄花烘干處理后統(tǒng)計(jì)單株花粉量，結(jié)合樹冠投影面積計(jì)算出單位面積花粉量。

1.2.2 花粉活力測(cè)定方法 采用聯(lián)苯胺法測(cè)定花粉活性[15]，分別將20個(gè)火炬松無性系的花粉放入含有聯(lián)苯胺試劑(將0.5%聯(lián)苯胺，0.5%甲萘酚和0.25%碳酸鈉各取10 mL 混合均勻) 和過氧化氫溶液中，用吸管吸取適量混合液滴在載玻片上，在顯微鏡下觀察。有活力的花粉粒呈深褐色，失活的花粉粒呈透明的黃色。在顯微鏡下每個(gè)載玻片選擇3個(gè)視野，記錄每個(gè)視野有生命力花粉數(shù)和無生命力花粉數(shù)，統(tǒng)計(jì)20個(gè)無性系的花粉活力（%）。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

采 用 Microsoft excel 2007 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 的 統(tǒng) 計(jì)和作圖，采用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及Duncan’s 多重比較,研究無性系間花粉產(chǎn)量的差異(α=0.05)。

單位面積花粉量= 單株花粉量/S

單位面積有效花粉量=單位面積花粉量×花粉活力

式中，C為平均冠幅，S為單株樹冠投影面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 火炬松各無性系的生長指標(biāo)與花粉產(chǎn)量

對(duì)100棵植株進(jìn)行每木調(diào)查，分別測(cè)量其樹高、胸徑、東西冠幅、南北冠幅和單株花粉量（表1）?？偲骄貜綖?8.9 cm，平均樹高為8.5 m，平均枝下高為1.69 m，平均冠幅為6.2 m，平均單株花粉量為622.74 g。其中270無性系的胸徑最大，為36.1cm，251無性系的胸徑最小，為22.0 cm。在樹高方面，W07無性系的表現(xiàn)最好，為14.8 m，而013無性系的樹高最小，僅為6.0 m。各無性系的平均冠幅相差不大，其中冠幅最大的是250無性系，為7.1 m，冠幅最小的是001無性系，為5.0 m。單株花粉量最高的是243無性系，為1 302.55 g，大于總體平均單株花粉量的兩倍，最低的是013無性系，為 185.98 g。

表1 火炬松種子園無性系的生長性狀與花粉產(chǎn)量

2.2 火炬松各性狀之間的相關(guān)性分析

表2顯示，單株花粉量與冠幅呈顯著正相關(guān)(P＜0.05，r=0.452)，枝下高與樹高呈顯著正相關(guān)(P＜0.05，r=0.500),其他性狀之間的相關(guān)性不明顯。

表2 火炬松供試植株各性狀之間的相關(guān)系數(shù)

2.3 不同無性系單株花粉量及方差分析

雄花烘干處理后得到單株花粉量如圖1所示，單株花粉量最高的是243無性系，為1 302.55 g，與其他無性系的單株花粉量存在顯著差異（P＜0.05），最低的是013無性系，僅為185.98 g。

圖1 火炬松不同無性系單株花粉量

2.4 不同無性系單位面積花粉量及方差分析

圖2顯示201和243無性系的單位面積花粉量較大，分別為36.70和35.69 g/m2，兩者與其他無性系的單位面積花粉量間存在顯著差異（P＜0.05），013無性系的單位面積花粉量最低，僅為7.97 g/m2。故201和243無性系可以作為備選無性系。

圖2 火炬松不同無性系單位面積花粉量

2.5 不同無性系的花粉活力差異分析

通過分析不同無性系的花粉活力(圖3)，20個(gè)火炬松無性系的花粉活力處于75%至100%之間， 298無性系的花粉活力最大，為100%，013和P34無性系次之，分別為99.80%和97.06%，而P43的花粉活力最低，為75.47%。

圖3 火炬松不同無性系花粉活力

2.6 不同無性系的單位面積有效花粉量

單位面積有效花粉量與單位面積花粉量、花粉活力均相關(guān)，通過分析圖4可知，243無性系的單位面積有效花粉量最大，為34.14 g/m2，與其他無性系間存在顯著差異（P＜0.05），其中013無性系的單位面積有效花粉量最低，僅為7.95 g/m2。298和201無性系分別為31.08和30.97 g/m2，僅次于243無性系，故243、298和201可作為備選無性系。

圖4 火炬松不同無性系單位面積有效花粉量

3 討論與結(jié)論

花粉品質(zhì)的高低直接影響著林木種子的品質(zhì)，繼而影響著樹木下一代的生長和發(fā)育。因此篩選出單位面積有效花粉量較大的無性系進(jìn)行培育生產(chǎn)，可保證在火炬松花期時(shí)有高品質(zhì)的花粉進(jìn)行授粉，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量的種子。在本試驗(yàn)中，243、298、201這3個(gè)無性系在最終的篩選指標(biāo)即單位面積有效花粉量中表現(xiàn)較好，可以作為備選的優(yōu)良家系。

獲得高花粉產(chǎn)量的林木，與植株的遺傳基因以及植株生長環(huán)境的管理有密切的關(guān)系。種子園的花粉管理是種子園經(jīng)營管理的最重要的基礎(chǔ)工作之一,該管理工作包括促進(jìn)花芽分化到促進(jìn)授粉結(jié)實(shí)等一系列措施。管好種子園的花粉,可使交配按最有效的方式進(jìn)行,使子代群體獲得最大的遺傳增益[16],經(jīng)營管理水平對(duì)母樹林的開花結(jié)實(shí)有很大影響[17]。試驗(yàn)地英德市火炬松種子園株間距為9 m×9 m，試驗(yàn)中100個(gè)單株的平均冠幅為6.2 m，因此若投入生產(chǎn)，在保證植株冠幅正常生長的情況下可適當(dāng)減小株間距，以期早期獲得較高的花粉產(chǎn)量。在本試驗(yàn)中，單株花粉量與冠幅均呈顯著相關(guān)（P＜0.05），冠幅越大雄花的生長點(diǎn)越多，因此雄花量和花粉產(chǎn)量也會(huì)相對(duì)較大。在垂直方向上，雌球花79%以上分布在樹冠中上部,而80%的雄花分布在樹冠的中下部一、二輪枝條上，這樣可減小自交的可能性[18-19]，同時(shí)為保證花粉量的充足，在管理中不能過多修剪下部枝條。

火炬松花粉產(chǎn)量高、花粉活力高和單位面積花粉量大能體現(xiàn)出植株的生命力旺盛、繁育后代的能力較強(qiáng)，因此通過選育高花粉產(chǎn)量的無性系也能輔助火炬松優(yōu)樹的選擇和培育。本試驗(yàn)中，243無性系的單位面積花粉量和單位面積有效花粉量均最高，此外201的單位面積花粉量最大，298無性系的花粉活力最大，且在單位面積花粉量和單位面積有效花粉量方面的表現(xiàn)均排在前三位，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，從抵御不良生態(tài)環(huán)境因子、減少災(zāi)害損失方面考慮，同時(shí)將243號(hào)、201號(hào)、298號(hào)3個(gè)優(yōu)良無性系作為備選無性系進(jìn)行推廣相對(duì)較為穩(wěn)妥。

高花粉產(chǎn)量的火炬松不僅可以作為雜交授粉的材料來源，也可以利用松花粉制作其他的副產(chǎn)品。松花粉是一種副作用小、營養(yǎng)價(jià)值很高的中藥，國內(nèi)主要對(duì)其進(jìn)行了藥效研究[20]。與蜂源花粉相比, 松花粉系人工采集, 故具有花源單一、品質(zhì)純凈、成分穩(wěn)定、無農(nóng)藥殘留物、不含動(dòng)物激素等特點(diǎn)。由于解決了松花粉的采集、貯存、保鮮技術(shù),所以松花粉已成為中國大眾化的保健食品[21]。因此選育出高松花粉產(chǎn)量的優(yōu)良火炬松品系可以保證松花粉的供應(yīng)和生產(chǎn)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

植物花粉的活力與壽命因植物種植的環(huán)境條件不同而有所差異[22]，本文的火炬松改良種子園樹齡已達(dá)到18 a，因此樹木的生長狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，且近幾年英德市的氣候保持相對(duì)穩(wěn)定，故近5～8 a的花量相差不大，因此本試驗(yàn)通過對(duì)2016年度的花粉產(chǎn)量及花粉活力進(jìn)行調(diào)查分析，其結(jié)果具有一定的代表性，可作為選育的參考。若要對(duì)溫度、土壤等其他環(huán)境因素對(duì)無性系開花時(shí)間、產(chǎn)量及花粉活力的影響進(jìn)行分析，有待進(jìn)一步研究不同年份、不同地區(qū)間的差異。

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Study on Pollen Yield ofPinus taedaClones in the Seed Orchard

WANG Jinbang1WANG Bo2YANG Yajie2LIU Tianyi2HUANG Shaowei2

（1.Yingde Institute of Forestry, Yingde, Guangdong 513000, China; 2.College of Landscape and Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642, China）

In order to study the variation of pollen yield of the Pinus taeda clones, 20 clones were selected from the 1.5 generation seed orchard of P. taeda, 5 strains of each clone, and 100 strains of loblolly pine were used as research materials. The DBH, tree height, crown width and the pollen yield were investigated. The clones of high pollen yield were screened by comparing the pollen yield of single plant, the pollen yield per unit area and the effective pollen yield per unit area. The pollen yield of single plant was positively correlated with the crown width(P＜0.05), and the highest amount of pollen in a single plant was NO.243 clone, which was 1 302.55 g; The highest amount of pollen per unit area was NO.201 clones, which was 36.70 g/m2; The NO.243 clone had the highest effective pollen yield per unit area, which was 34.14 g/m2; The NO.298 clone was the most active one,which was 100%. The variation of pollen yield in the seed orchard of P. taeda was mainly derived from the clones,and finally screened out 3 superior clones, which were NO.243, NO.201 and NO.298 clones.

Pinus taeda; pollen yield; superior quality clones.

S791.255

A

2096-2053（2017）05-0021-06

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃專題研究任務(wù)“火炬松高世代育種技術(shù)研究、新品種選育與示范”（2012BAD01B0203）。

王金榜（1962— ），男，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)工作，E-mail:285730289@qq.com。

黃少偉（1964— ），男，教授，主要從事林木遺傳育種研究，E-mail:shwhuang@scau.edu.cn。