美洲黑楊雜交組合評價及優(yōu)良無性系選擇

張亞東　樊孝萍　黃國偉　榮新軍　陳慧玲

摘要：為選育出適合江漢平原湖區(qū)發(fā)展的楊樹新品種，對來自6個美洲黑楊人工雜交組合的371個F1子代進行造林5年的生長量調(diào)查和分析，結(jié)果表明：造林5年6個家系的材積大小排序為HBI > HBII > HBIII > HBIV > HBVI > HBVII;5年間不同林齡胸徑、樹高性狀方差分析結(jié)果表明不同林齡胸徑、樹高性狀在家系間皆存在極顯著差異，家系內(nèi)差異不顯著;根據(jù)不同家系中無性系的生長表現(xiàn)對6個雜交組合進行評價，選擇出2-2×2-9、2-2×2-46和2-2×2-38優(yōu)良組合3個;基于5年生的材積性狀按5%入選率篩選出19個優(yōu)良無性系，比全部無性系的平均材積提高16.86～44.38%。

關(guān)鍵詞：美洲黑楊;雜交組合;優(yōu)良無性系

中圖分類號：S753文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2019）05-0001-05

楊樹是中國中緯度平原地區(qū)人工林最重要的造林樹種之一。長江流域湖北段，尤其是江漢平原地區(qū)，水熱條件好，土壤肥沃，自上世紀70年代黑楊派無性系引種成功后，楊樹產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，成為湖北省平原湖區(qū)重要的經(jīng)濟增長點。但隨著楊樹栽培面積的日益擴大，楊樹生產(chǎn)中存在的品種退化、病蟲害嚴重等問題日益突顯，極大地影響了湖北楊樹產(chǎn)業(yè)可持續(xù)良性發(fā)展。

美洲黑楊Populus deltoides原產(chǎn)于北美洲密西西比河流域，具有生長適應(yīng)范圍廣、生長快、材質(zhì)好、抗性強等特點，是黑楊派中最具栽培利用價值的樹種[1]。自美洲黑楊引入中國以來，已成為人工雜交選育新品種的常用親本，如中國林業(yè)工作者利用美洲黑楊與美洲黑楊[2]、甜楊[3]、胡楊[4]、滇楊[5]、青楊[6]、川楊、卜氏楊[7]、小葉楊[8]、等開展了大量人工雜交工作。利用雜交育種技術(shù)培育適合我國環(huán)境條件的黑楊優(yōu)良無性系，對我國楊樹速生豐產(chǎn)林培育及生態(tài)環(huán)境建設(shè)均有重要意義[9]。

湖北江漢平原地區(qū)幾十年來引進并選育了多個生長良好的美洲黑楊品種，但目前存在品種退化、病蟲害嚴重等問題，亟待選育出適合本地生長，且速生優(yōu)質(zhì)的南方型美洲黑楊新品種進行更新?lián)Q代。因此，本研究選擇速生性和抗病性較好的幾個美洲黑楊作親本配制雜交組合，并基于苗期篩選及大田試驗，以期從中篩選出一批較好的雜交組合及優(yōu)良無性系，為推動該地區(qū)楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供相關(guān)研究基礎(chǔ)和育種材料。

1試驗地概況

試驗地設(shè)在湖北省石首市南口鎮(zhèn)白沙洲，海拔30～32 m，光照充足，平均每天實際光照超過5 h，年太陽輻射總值約2 000 h，年降雨量1 099～1 230 mm，年平均氣溫16.3～16.5℃，年均無霜期258 d。該地區(qū)土層深厚，質(zhì)地疏松，土壤為潮沙泥土，顆粒均勻，pH7.5～8.5。每年有長江季節(jié)性淹水20～30 d。

2材料與方法

2.1材料來源

2012年春配制雜交組合6個，母本為優(yōu)良無性系22和ZS8，父本為優(yōu)良無性系29，246，238，27，233和I63。2013年對所有組合產(chǎn)生的實生苗進行無性系化并進行苗期選擇;2014年3月，分別選取不同組合中苗期表現(xiàn)較好的無性系進行大田造林試驗，進一步測試不同家系及無性系的生長情況。田間試驗設(shè)計采用完全隨機區(qū)組，3次重復(fù)，每小區(qū)10個無性系，每個無性系4次重復(fù)，株行距3 m×16 m。

2.2數(shù)據(jù)調(diào)查及處理

調(diào)查方法為每木檢尺樹高和胸徑生長量，分別于2014年、2016年、2017年、2018年12月進行測量記錄，其中2016年只測量胸徑指標。利用EXCEL 2007和SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)處理。材積公式按南方型美洲黑楊材積[10]公式計算V=0.000038371×D1.672×H1.247。

3結(jié)果與分析

3.1不同家系生長量分析

根據(jù)林分生長5年間調(diào)查的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析結(jié)果見表1。從表1中可以看出，造林當(dāng)年（2014年）6個家系中平均胸徑和平均樹高最大的都是HBII家系，造林3年（2016年）平均胸徑最大的還是HBII，但造林4年后平均胸徑和平均樹高最大的家系都發(fā)生變化，2017年底平均胸徑最大的家系為HBIII，平均樹高最大的家系為HBI，而造林5年（2018年）平均胸徑和平均樹高最大的家系都為HBI。因此，按2018年的樹高和胸徑進行材積計算，6個家系的材積大小排序為HBI > HBII > HBIII > HBIV > HBVI > HBVII。從中反映出不同家系的平均生長速度是動態(tài)變化的，生長速度快的家系并非每個時間段都生長快。

3.2遺傳變異方差分析

不同林齡胸徑、樹高性狀在家系間都表現(xiàn)出了極顯著差異，家系內(nèi)差異不顯著（表2），雖然家系間與家系內(nèi)存在一定的互作，但互作影響也沒有達到顯著水平。由于在進行大田造林前，對苗圃中的無性系進行過初級篩選，造林苗木都是選擇苗期生長較好的無性系，淘汰了各家系中平均值以下的不良無性系，因此，本研究結(jié)果中變異主要存在于不同家系間，跟前期的選擇有一定關(guān)系。變異主要存在于不同家系間，為優(yōu)良家系的篩選及雜交組合親本的選擇及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3.3雜交組合評價及優(yōu)良無性系選擇

本研究6個雜交組合中共參試的無性系有371個，不同組合具體信息見表3。371個無性系造林5年后的平均胸徑為23.51 cm，平均樹高是19.29 m，平均材積是0.312 2 m3。表3中列出了各家系中超過平均材積的無性系個數(shù)及相應(yīng)比例，以及入選材積前10%和5%各家系中的無性系數(shù)。從表中結(jié)果可以看出雜交組合22×29在6個組合中表現(xiàn)最佳，其次是22×246組合和22×238組合，最差是ZS8×63和ZS8×233組合。371個雜種無性系中有216個無性系的材積超過了平均材積，其中組合22×29中，95個F1子代無性系中就有85個的材積超過了平均材積，占比約40%，而組合ZS8×63的子代中沒有一個無性系的材積達以平均材積，可見不同組合間差異極其顯著。在材積前10%和5%的無性系中，只有4個家系的無性系入選，分別是HBI、HBII、HBIII和HBIV，而家系HBVI和HBVII中無一入選。從入選材積前10%和5%的無性系分配中也可看出，組合22×29的子代占比分別超過50%，足以表明該組合的速生性遠遠超過其他組合。

本研究的最終目的是從不同雜交組合中篩選適合江漢平原的美洲黑楊優(yōu)良品種，因此在近半個輪伐期時對生長量較好的無性系進行初選。以無性系平均單株材積為選擇性狀，按入選率5%的比例對 5 a生的美洲黑楊試驗林開展無性系選擇，選擇結(jié)果列于表4。從中可以看出，篩選出的19個優(yōu)良無性系其平均材積比全部參試無性系的平均材積皆提高15%以上，提高幅度位于16.86～44.38%之間。各無性系相對于其所在家系的平均材積提高得更多，最高的竟超出平均材積6185%。平均單株材積超過0.5 m3的無性系有2個，分別是HBII87和HBI1104。其他17個無性系的平均單株材積也都超過了0.4 m3。綜觀19個優(yōu)良無性系5年間的平均生長量，平均胸徑1 a為5.1 cm，3 a為17.8 cm，4 a為23.0 cm，5 a為28.1 cm，平均增長超過5 cm;平均樹高1 a為5.4 m，4 a為18.3 m，5 a為21.5 m，年均增長4 m，可見生長速度之快。在優(yōu)選的19個無性系中，家系HBI中的無性系入選率最高，達到52.63%，其次是家系HBII，達到26.32%，而家系HBVI和HBVII的入選率為零。

4結(jié)論與討論

我國利用并開展美洲黑楊雜交工作的主要目的是利用美洲黑楊的速生性。目前，速生性仍是我國楊樹遺傳改良的主要目標，生長量性狀是楊樹優(yōu)良無性系選擇的最重要性狀[11]。本研究基于5 a 6個美洲黑楊雜交組合371個子代的胸徑、樹高及材積性狀進行組合評價及優(yōu)良無性系選擇，從而選擇出22×29、22×246、22×238等3個優(yōu)良組合，以及19個優(yōu)良無性系。而這19個優(yōu)良無性系中有18個來自這3個優(yōu)良組合，從而也說明優(yōu)良組合或優(yōu)良家系選擇是優(yōu)良無性系選擇的基礎(chǔ)。

對6個不同家系的苗木生長性狀遺傳變異進行研究，結(jié)果表明變異主要存在于不同家系間，家系HBI的平均材積最大，是最小平均材積家系HBVII的3.35倍，差異十分顯著。家系間差異顯著說明進行家系選擇是可行的。雖然楊樹新品種選擇的目的是進行無性系選擇，但基于家系選擇的結(jié)果更能體現(xiàn)出優(yōu)良無性系的遺傳基礎(chǔ)良好。

早期選擇是林木到達經(jīng)濟成熟之前進行的選擇。陳益泰[12]曾對林木的早期選擇作過較為全面的論述，認為早期選擇在林木育種中是十分必要的。李火根[13]等對美洲黑楊無性系生長動態(tài)遺傳分析及早期選擇的結(jié)果表明，美洲黑楊無性系從生長早期到生長晚期，遺傳相關(guān)系數(shù)有逐漸增加的趨勢，在4～5年左右趨于穩(wěn)定，美洲黑楊新無性系早期選擇年齡以第4年為宜。在湖北地區(qū)美洲黑楊一般在10年左右進行砍伐利用，按半個輪伐期5年左右進行選擇，優(yōu)良無性系的遺傳因素趨于穩(wěn)定，早期選擇結(jié)果比較可靠，因此本研究基于材積性狀按5%的入選率初選出19個優(yōu)良無性系在生長速度方面結(jié)果比較可靠， 下一步將接合干型通直度、抗病抗蟲性、生根能力等性狀對這19個初選無性系進行進一步測定，以期從中篩選出4～5個優(yōu)良無性系用于新品種申報和推廣應(yīng)用。

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