紅椿半同胞家系生長性狀遺傳分析

陳 藝 ，吳際友 ，2，程 勇 ，2，陳明皋 ，劉 球 ，2，龔玉子 ，黃明軍 ，2，張 珉 ，吳其軍

（1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004；2. 湖南富林生物科技有限公司，湖南 長沙 410004；3. 湖南冠達農(nóng)林科技有限公司，湖南 長沙 410004）

紅椿Toona ciliata，別名紅楝子，國家II級重點保護植物。因其木材赤褐色，紋理通直，質(zhì)軟，耐腐，又有“中國桃花心木”之稱。廣泛分布于我國福建、湖南、廣東、廣西、四川和云南等省區(qū)溝谷林中或山坡疏林中，具有很高的開發(fā)價值。湖南省林業(yè)科學(xué)院對珍貴樹種紅椿的研究已久，對全國 27 個紅椿種源 2 年生林分的生長進行測定，分析比較了不同種源適應(yīng)性和生長節(jié)律[1]。并對紅椿無性系嫩枝扦插、干旱脅迫、優(yōu)樹子代苗期生長表現(xiàn)、光合速率等方面進行了研究分析[2-7]。

半同胞子代測定是林木育種過程中選優(yōu)和遺傳力估算的重要方法，一般通過自由授粉或多系混合花粉的交配得到種子后播種造林而成。他不僅能夠保證優(yōu)樹選擇的質(zhì)量，提高育種的效果，而且能取得一些重要性狀遺傳參數(shù)，為制定育種策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗材料來自湖南省林業(yè)科學(xué)院珍貴樹種與園林植物研究所選擇的紅椿優(yōu)樹，于2008年用采集的紅椿優(yōu)樹種子播種育苗，2009年在汨羅林業(yè)科技示范園建立了20個半同胞家系的測定林。

1.1 試驗地概況

試驗地位于 113°06′E，28°49′N，湖南省汨羅林業(yè)科技示范園內(nèi)，海拔90 m。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫16.9 ℃，極端最高溫39.7 ℃，極端最低溫-13.4 ℃。年均降水量1 353 mm，無霜期263 d，年均日照時數(shù)714.9 h，日照百分率為37%，65.6%的降水和70%～85%的總輻射集中在4—10月。年均相對濕度81%，土壤為第四紀(jì)網(wǎng)紋層紅土。

1.2 試驗方法

紅椿20個半同胞家系（家系編號為：TC01 ～TC20）測定林采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，5株單行小區(qū)、3次重復(fù)，用1一年生實生苗造林，造林密度為2 m×3 m，測定林邊緣種植2～3行保護行。造林1～3年每年除草撫育2次，以后每年除草撫育1次。每年12月份對測定林進行每木調(diào)查，測定胸徑、樹高、冠幅、枝下高等4個表型性狀。

1.3 遺傳力參數(shù)的計算

本試驗數(shù)據(jù)分析方式采用王德源碩士研究生論文“林木半同胞子代測定遺傳模型統(tǒng)計分析及軟件開發(fā)”的分析軟件進行測算。與其他統(tǒng)計軟件 SAS、ASReml 以及 ASReml-R 程序包相比，本研究開發(fā)的程序包使用方便。適用于林木多地點及單地點的半同胞子代測定的平衡和非平衡試驗數(shù)據(jù)，計算結(jié)果全面、針對性強、清晰易懂，直接給出遺傳力和遺傳相關(guān)系數(shù)的估計及其標(biāo)準(zhǔn)誤[8]。

表型變異系數(shù) (CV)/%=σρ/x×100。式中σρ為表型標(biāo)準(zhǔn)差，x為平均值。

遺傳變異系數(shù)(GCV)/%=σg/x×100。式中σρ為遺傳型標(biāo)準(zhǔn)差，x為平均值。

遺傳型方差σ2g=1/r(Mf-Me)。σ2

g為遺傳型方差，Mf為家系均方，Me為環(huán)境均方，r為組內(nèi)重復(fù)數(shù)[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅椿8年生半同胞家系測定林生長情況分析

從表1中可以看出，8年生紅椿半同胞家系測定林分的平均樹高是8.6 m，平均胸徑是9.9 cm。

TC12號家系樹高和胸徑都是最大值，分別為9.37 m、12.05 cm，樹高的最小值是TC9號為7.39，胸徑的最小值為8.26 cm，也是TC9號家系。標(biāo)準(zhǔn)差分別為2.04、3.89。枝下高平均值為2.9 m，其中最小值是2.14 m，最大值是3.67 m，其表型變異系數(shù)為0.44% ，冠幅的平均值為2.3，其中最大值為2.62 m，最小值為2.01 m，其表型變異系數(shù)為26.67%。

2.2 紅椿8年生半同胞家系測定林生長差異分析

從表2中可以看出，20個家系中，樹高差異性極顯著，胸徑差異性顯著。表明家系間樹高和胸徑存在顯著的遺傳變異，遺傳改良潛力大，為紅椿家系良種選育打下了良好的基礎(chǔ)。

表1 8年生紅椿半同胞家系測定林生長情況表Table 1 Growth of half-sib families of 8-year-old Toona ciliata

表2 8年生紅椿半同胞家系測定林生長因子方差分析Table 2 Variance analysis of growth factor of half-sib families of 8-year-old Toona ciliate

枝下高和冠幅在家系間生長無顯著性差異。

2.3 紅椿8年生半同胞家系測定林遺傳力分析

經(jīng)過軟件計算，8年生紅椿半同胞家系測定林樹高家系遺傳力是0.231 9，單株遺傳力是0.122 1，變異系數(shù)為4.7%。8年生紅棒半同胞家系測定林胸徑家系遺傳力是0.530 2，單株遺傳力是0.264 6，遺傳變異系數(shù)為12.9%，且胸徑的遺傳力高于樹高。

表3 紅椿8年生半同胞家系測定林遺傳力分析Table 3 Heritability analysis of half-sib families of 8-yearold Toona ciliate

枝下高影響著樹干的通直程度，影響著木材的利用價值，它受環(huán)境和造林密度的影響比較大。樹冠是樹木進行光合作用的場所，冠幅影響著樹木的生活力和生產(chǎn)力，與胸徑有著一定的相關(guān)性[10]。因枝下高和冠幅兩個因子受遺傳影響不大，且本試驗中枝下高和冠幅在家系間生長無顯著差異，所以該論文中不對其做遺傳力分析。

2.4 紅椿8年生半同胞家系測定林優(yōu)良家系選擇

為了進一步選擇出優(yōu)良的紅椿半同胞家系，分別對8年生紅椿半同胞家系測定林的樹高和胸徑數(shù)據(jù)進行 Duncan 多重比較(鄧肯法)，分析結(jié)果見表6。根據(jù)鄧肯法的分組，胸徑生長表現(xiàn)最好的為 TC12、TC20、TC03、TC04、TC15 五個紅椿半同胞家系。

本次調(diào)查結(jié)果，結(jié)合表1及表4，表5，選擇出TC12，TC20，TC15，TC02，TC04為優(yōu)良家系。

表4 8年生20個紅椿半同胞家系樹高生長多重比較?Table 4 Multiple comparison of height growth of 20 half-sib families of 8-year-old Toona ciliate

表5 8年生20個紅椿半同胞家系胸徑生長多重比較Table 5 Multiple comparison of DBH growth of 20 half-sib families of 8-year-old Toona ciliate

表6 8年生20個紅椿半同胞家系測定林Duncan 多重比較Table 6 Multiple comparison of Duncan of 20 half-sib families of 8-year-old Toona ciliate

2.5 遺傳相關(guān)性分析

表7 遺傳相關(guān)性分析Table 7 Genetic correlation analysis

樹高和胸徑的遺傳相關(guān)性很高，達到0.969 1。但是樹高受環(huán)境影響，以及人工測定的誤差等原因，所以在家系選擇的時候重點考慮胸徑因子。

3 結(jié)論與討論

(1) 8年生20個紅椿半同胞家系測定林樹高差異性極顯著。樹高家系遺傳力是0.231 9，單株遺傳力是0.122 1，變異系數(shù)為4.7%。8年生20個紅椿半同胞家系測定林胸徑差異性顯著。胸徑家系遺傳力是0.530 2，單株遺傳力是0.264 6，遺傳變異系數(shù)為12.9%。相比較8年生馬尾松半同胞家系子代林樹高、胸徑的遺傳力（0.743 6、0.605 5）[11]，紅椿的遺傳力有點低，尤其是樹高的遺傳力，相差比較大。表明紅椿各半同胞家系遺傳穩(wěn)定性不高，存在比較豐富的變異，我們可以更進一步的開展相關(guān)育種研究，選出更加優(yōu)良的子代。

(2)林木性狀間遺傳相關(guān)系數(shù)反映了各性狀間的相關(guān)程度，它為改良策略和林木遺傳育種方案的制定提供一定的理論參考。紅椿樹高與冠幅、枝下高的相關(guān)性和胸徑與冠幅、枝下高的相關(guān)性都不是很大，在0.3～0.7之間。樹高和枝下高的相關(guān)性為0.656 4，而胸徑與樹高的相關(guān)性為0.969 1，優(yōu)良家系選擇的時候，重點考慮胸徑，適當(dāng)?shù)目紤]枝下高。

(3)紅椿半同胞家系在5年生和8年生時優(yōu)良家系選擇時，TC15后期超越了TC03，成為了靠前的5個優(yōu)良家系之一[9]。說明紅椿半同胞家系在早期生長性狀不穩(wěn)定，進行家系選擇時，應(yīng)盡量在中后期進行。綜合各調(diào)查分析，紅椿半同胞家系在8年生時，選出TC12，TC20，TC15，TC02，TC04等5個家系為優(yōu)良家系。

(4)此次研究的20個家系，是在同地域早期的性狀研究，下一步我們將開展針對紅椿家系不同地域，早、中、晚期的選育及比較。

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