雜交桉家系在桂北生長(zhǎng)及優(yōu)良性評(píng)價(jià)

李光友，徐建民，李昌榮，陳健波，郭東強(qiáng)，陸海飛

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)研究所 廣東 廣州 510520；2.廣西林業(yè)科學(xué)研究院 廣西 南寧 530002）

林木新品系可通過自然授粉選擇獲得，也能通過親緣關(guān)系相近種源/家系的人工控制授粉來獲得，而人工方法能更快實(shí)現(xiàn)基因重組、個(gè)體分化和目標(biāo)子代組合[1]。優(yōu)良個(gè)體源自具優(yōu)良目的基因的親本組配而成，增加親本未表現(xiàn)的變異并實(shí)現(xiàn)優(yōu)良特性的聚合，體現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)，得到更多新品系，達(dá)到適應(yīng)環(huán)境變化的需求和基因遺傳給后代之目的[2]。桉屬Eucalyptusspp.作為熱帶樹種，具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，且花粉易收集、花期長(zhǎng)，花大易采用控制授粉方法實(shí)現(xiàn)人工雜交[3]。上世紀(jì)80年代以來，以尾葉桉和巨桉為親本雜交育種受到許多國(guó)家重視并取得顯著成效，一批優(yōu)良無性系經(jīng)選育后引種和推廣，其中有來自巴西的優(yōu)良巨尾桉雜種E.grandis×E.urophylla、中澳合作項(xiàng)目和熱林所桉樹研究團(tuán)隊(duì)培育的抗逆性強(qiáng)且速生的尾巨、尾細(xì)等雜交無性系影響較大，得到廣泛推廣種植[4-8]。

人工雜種創(chuàng)制為選育適應(yīng)性更強(qiáng)、目標(biāo)更明確的品種創(chuàng)造了條件。為評(píng)價(jià)和選擇適應(yīng)華南抗逆性強(qiáng)的桉樹用材品種，采用人工雜交方法，在優(yōu)良母本上授以抗逆性強(qiáng)桉花粉以獲得優(yōu)良F1 代，通過子代測(cè)定及抗性調(diào)查選擇雜種優(yōu)勢(shì)強(qiáng)的家系或單株，能滿足新品種的不斷產(chǎn)出和推廣，也有利于營(yíng)建無性系種子園或高世代雜交育種。本研究以早期種子園選擇并保存的優(yōu)良尾葉桉等為母本，與抗性強(qiáng)的巨桉、鄧恩桉和尾葉桉[9]等花粉進(jìn)行人工控制授粉產(chǎn)生的雜交種并育苗造林，進(jìn)行子代生長(zhǎng)、抗性等研究，同時(shí)對(duì)子代進(jìn)行遺傳評(píng)估及綜合性狀評(píng)價(jià)，獲得區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)和表型優(yōu)異的種質(zhì)資源，以期不斷滿足可供利用的新無性系系列材料，為持續(xù)利用優(yōu)良親本和進(jìn)一步開展分子和抗性育種[10-11]研究提供實(shí)踐數(shù)據(jù)和試驗(yàn)材料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

親本來源于中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所尾葉桉核心育種群體、四川林科院黑龍灘種質(zhì)資源保存基地和廣東饒平林科所赤桉種源測(cè)定林。

通過選擇尾葉桉、鄧恩桉、赤桉、巨桉及其廣泛推廣種植的尾巨桉優(yōu)良無性系作為母本，并收集鄧恩桉、尾葉桉、細(xì)葉桉、赤桉、巨桉、剛果 12 號(hào)桉和尾細(xì)雜交桉等優(yōu)良單株花粉材料進(jìn)行人工控制授粉。雜種組合及參試材料見表1。2006年8—12月開展控制授粉研究工作，2007—2008年收獲控制授粉組合及自由授粉種子，2009年10月播種，2010年春季布置田間試驗(yàn)[8]，以DH32-29 無性系為對(duì)照。

表 1 參試雜種桉組合及親本概況Table 1 Parents information of the hybirds in trials

1.2 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)點(diǎn)廣西黃冕林場(chǎng)，位于109°43′46″～109°58′18″E，24°37′25″～24°52′11″N，高丘地貌，海拔高度300～350 m，林地土壤主要是砂頁巖發(fā)育而成的紅壤。林場(chǎng)屬中亞熱帶氣候，溫暖多雨、水熱同季、光照充足、干濕季節(jié)明顯，造林所在地年平均氣溫19℃，年平均降水量1 750～2 000 mm，降水集中在4—8月；年均蒸發(fā)量1 426～1 650 mm。土壤類型為砂頁巖為主形成的紅壤，表層土厚度20～25 cm，土層厚度50～70 cm，pH 值5.8，屬酸性土類型[12-13]。造林地前茬為杉木Cunninghamia lanceolata，林下植被有三叉苦Evodia lepta、野漆Toxicodendron succedaneum、毛葉算盤子Glochidion hirsutum、鐵芒箕Dicranopteris dichotoma、纖毛鴨嘴草Ischaemum indicum和竹類Bambusaspp.等。試驗(yàn)為RCB 設(shè)計(jì)，單行6 株，6 次重復(fù)。

1.3 觀測(cè)和調(diào)查

調(diào)查不同年度樹高、胸徑等生長(zhǎng)因子；0.5 a時(shí)調(diào)查統(tǒng)計(jì)各株受枝癭姬小蜂危害情況，嫩芽呈現(xiàn)一定的危害癥狀，蟲癭數(shù)不少于5 個(gè)則計(jì)入受害，反之則未受害，最后按家系統(tǒng)計(jì)受害率%（或健康率%=100-受害率%）；3.5 a 時(shí)調(diào)查干形指標(biāo)并打分，干形3 個(gè)等級(jí)：主干通直圓滿，得3 分；主干直、不圓滿，得2 分；主干稍彎曲、不圓滿，得1 分。具體調(diào)查和分析方法參見陳健波等[12]的論文。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

1.4.1 數(shù)據(jù)處理及方差分析

干形、健康率和生長(zhǎng)性狀采用各年度調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。單株蓄積計(jì)算按如下公式[13]：

SV=1/30 000×H×DBH2。

用SAS System 廣義線性模型完成不平衡數(shù)據(jù)方差分析，具體參考黃少偉等[15]的方法及模型。

1.4.2 多性狀綜合坐標(biāo)得分評(píng)定

采用多性狀綜合坐標(biāo)評(píng)定法[16]，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后計(jì)算得分值。計(jì)算公式為：Σpi2=ΣKj(1-aij)2，得分值Σpi2越小則表明該家系越優(yōu)良。

1.4.3 遺傳力和遺傳增益

利用SAS 的Proc Varcomp 程序來計(jì)算單株和家系遺傳力，根據(jù)綜合坐標(biāo)法評(píng)定出的優(yōu)良家系確定入選率，按估算公式求遺傳增益ΔG=(-)×h2/[11]，采用黃少偉等[15]和朱映安等[17]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同桉類型的生長(zhǎng)變化趨勢(shì)

一般認(rèn)為，雜種中母本性狀占優(yōu)勢(shì)[1]，由此以母本進(jìn)行樹種生長(zhǎng)性狀的統(tǒng)計(jì)，將參試材料以母本來源進(jìn)行歸類，共歸入6 大類（無性系DH3229、尾巨桉、鄧恩桉、巨桉、赤桉及尾葉桉），比較不同類型桉樹在3 個(gè)林齡（3.5、5.5 和8.5 a）時(shí)的生長(zhǎng)變化趨勢(shì)，獲得不同桉類型的生長(zhǎng)變化規(guī)律，結(jié)果見圖1。

由圖1可見，不同桉類平均樹高、胸徑、單株蓄積隨著林齡的增加而增加，在3.5 a 時(shí)無性系與家系生長(zhǎng)差別最大，8.5 a 時(shí)性狀間差別最??；各類桉單株蓄積3.5～5.8 a 時(shí)以尾巨桉家系增幅最大，對(duì)照DH3229 增幅最小，5.8～8.5 a時(shí)以鄧恩桉家系增幅最大，對(duì)照增幅最小，兩個(gè)年齡段單株蓄積增幅減小的只有尾巨桉家系；3.5～8.5 a 期間林分保存率家系由71.02%降為18.92%，無性系由88.89%降為41.67%，無性系保存率高于家系；不同類桉保存率隨著林齡增加而降低，8.5 a 時(shí)對(duì)照無性系保存率最高，巨桉家系保存率最低，保存率在5.8～8.5 a 期間降幅大，8.5 a 時(shí)以對(duì)照無性系保存率最高，巨桉家系保存率最低，保存率降幅最大的是尾葉桉家系。

2.2 不同家系/無性系生長(zhǎng)性狀的方差分析

對(duì)雜交組合3 個(gè)年度調(diào)查的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，42 個(gè)雜交和9 個(gè)自由授粉家系性狀在不同林齡的家系間均達(dá)到極顯著，區(qū)組僅3.5 a 樹高、3.5 a 單株蓄積、5.8 a 樹高/胸徑和材積以及8.5 a 胸徑達(dá)到顯著或極顯著差異，交互作用間僅3.5 a 樹高、3.5 a 單株蓄積達(dá)到極顯著差異，其他性狀間則沒有差異。結(jié)果表明雜交子代及自由授粉家系間的生長(zhǎng)水平存在較大差異，由此可進(jìn)行該立地條件下的優(yōu)良家系選擇。

2.3 生長(zhǎng)性狀多重比較

以8.5 a 性狀分析數(shù)據(jù)作Duncan 顯著性檢驗(yàn)，部分結(jié)果見表3。結(jié)果表明，在9 個(gè)自由授粉子代中，以47 號(hào)尾葉桉、7 號(hào)鄧恩桉和3 號(hào)巨桉家系生長(zhǎng)排名前3。對(duì)照DH3229 在8.5 a 時(shí)樹高和胸徑分別為22.89 m 和19.25 cm，單株蓄積僅排名第21 位。

圖1 不同性狀在3 個(gè)年份的變化圖Fig.1 Changing trend of traits at three different ages

表2 參試家系3 個(gè)年度生長(zhǎng)性狀方差分析?Table 2 Variance analysis for growth traits at different ages

表 3 51 個(gè)85年雜交桉家系不同性狀的鄧肯氏檢驗(yàn)?Table 3 Duncan test of different traits among 51 hybrids at 8.5 a

經(jīng)比較，8.5 a 時(shí)單株蓄積高于對(duì)照DH3229無性系平均值0.288 0 m3的有17 個(gè)雜交和3 個(gè)自由授粉家系。最優(yōu)自由授粉家系47 號(hào)（尾葉桉）排在全部參試家系的第7 位，表明有6 個(gè)雜交家系具有明顯的雜交優(yōu)勢(shì)；參試雜交組合中大于母本48 號(hào)（DH3229 自由授粉子代）的雜交組合有26 個(gè)和3 個(gè)自由授粉家系。樹高生長(zhǎng)前3 名雜交家系是36、13 和28 號(hào)，分別為24.87、24.19 和23.92 m；胸徑生長(zhǎng)前3 名雜交家系是20、39 和36 號(hào)，分別為24.80、22.95 和21.01 cm；單株蓄積最大雜交家系前3 名是20，39 和36 號(hào)，分別為0.479 8、0.414 5 和0.367 9 m3，20、39 和36 號(hào)健康率均達(dá)到100%，20 和36 號(hào)家系干形得分排名第7、9 名；干形最優(yōu)前3 雜交家系為23、6 和44 號(hào)，僅23 號(hào)得分為3.00；無枝癭姬小蜂危害的家系有42 個(gè)，占82.35%。其中3、4 和5 號(hào)的危害最嚴(yán)重，母本均為巨桉。

2.4 家系優(yōu)良性評(píng)價(jià)

對(duì)參試51 個(gè)家系及1 個(gè)對(duì)照無性系測(cè)定性狀進(jìn)行坐標(biāo)綜合法評(píng)定，按總平均分值±1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差值（0.037 4 和0.144 4）為標(biāo)準(zhǔn)，低于0.037 4值的家系歸于適生型（adaptation-A）家系，共7 個(gè)家系；高于0.144 4 值的家系歸于淘汰型（elimination-E）家系，共6 個(gè)家系；其他39 個(gè)家系歸于中生型（mean-M）家系（含對(duì)照無性系）?，F(xiàn)將所有家系歸屬類型列于表4。

表4 參試家系/無性系按得分值劃分類型Table 4 Three types of all families according to coordinate assessment

由表4可見，入選的7 個(gè)適生家系（含自由授粉）其母本均為尾葉桉，父本包括尾葉桉、巨桉和細(xì)葉桉；淘汰型6 個(gè)家系母本包括尾葉桉和巨桉，父本包括尾葉桉、剛果桉、韋塔桉和細(xì)葉桉，其中兩個(gè)巨×剛雜交桉枝癭姬小蜂危害嚴(yán)重，得分值也較低，表明生長(zhǎng)綜合水平較低。

2.5 參試家系遺傳力和遺傳增益

按坐標(biāo)綜合法得分標(biāo)準(zhǔn)歸納的各入選類型中，7 個(gè)適生家系的入選率為13.73%；38 個(gè)中生家系的入選率為74.51%；6 個(gè)淘汰家系占總參試家系的11.76%。以DH3229 無性系（對(duì)照）平均生長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)，以平均得分值大于該無性系的家系為適生家系，此時(shí)共15 個(gè)家系入選，入選率為29.41%?；谝陨蟽煞N標(biāo)準(zhǔn)下，進(jìn)行3 個(gè)年度的遺傳力及遺傳增益計(jì)算。結(jié)果見表5。

由表5可見，不同入選率條件下，相同林齡的單株和家系遺傳力相同；入選率為7/51 時(shí)（低于坐標(biāo)綜合法得分值標(biāo)準(zhǔn)0.037 4 的7 個(gè)適生型家系），其遺傳增益高于入選率為15/51（低于DH3229 無性系對(duì)照得分值0.053 5 的15 個(gè)家系）時(shí)的遺傳增益。分析表明，性狀的家系遺傳力在0.216 4～0.852 9 范圍，單株遺傳力在0.174 5～0.828 5 范圍，家系遺傳力高于單株遺傳力；7/51入選率下，家系遺傳增益值在1.69%～21.36%范圍，單株遺傳增益在1.37%～19.70%；15/51 入選率下，家系遺傳增益值在1.13%～14.74%范圍，單株遺傳增益在0.91%～13.60%。

表5 尾葉桉家系遺傳力、單株遺傳力以及遺傳增益?Table 5 The heritability and genetic gain of the traits at different ages

2.6 家系內(nèi)優(yōu)良單株的選擇

以生長(zhǎng)最優(yōu)的DH3229 單株得分值（0.085 8）為對(duì)照，將林分中所有存活的單株得分值與之比較，得分值小于對(duì)照則入選為優(yōu)良單株，共有48株入選，入選株所屬家系及各家系入選株見表6。

表 6 各雜交家系入選優(yōu)良單株及平均得分Table 6 Traits values and plus tree in families according to coordinate assessment

從表6可見，共有27 個(gè)家系的48 株入選為優(yōu)良單株，其中入選單株最多的3 個(gè)家系分別是40 號(hào)、14 號(hào)和28 號(hào)，分別有6 株、4 株和4 株入選。

3 結(jié) 論

全部參試材料以母本進(jìn)行歸類，共歸入無性系對(duì)照、尾巨桉、鄧恩桉、巨桉、赤桉及尾葉桉家系6 類；不同桉類生長(zhǎng)水平存在差異，3.5～5.8 a以尾巨桉家系生長(zhǎng)最快，5.8～8.5 a 以鄧恩桉家系增幅最大，對(duì)照增幅最小，兩個(gè)年齡段單株蓄積增幅減小的只有尾巨桉家系。

42 個(gè)雜交、9 個(gè)自由授粉家系和1 個(gè)對(duì)照無性系各年度生長(zhǎng)在家系間均達(dá)到極顯著差異，在其他變異來源上的差異存在較大變化，表明本批試驗(yàn)材料中有值得選優(yōu)的家系存在，能選擇到一批具有雜種優(yōu)勢(shì)的子代家系。

自由授粉子代中，以47 號(hào)尾葉桉、7 號(hào)鄧恩桉和3 號(hào)巨桉家系生長(zhǎng)排名前3，說明尾葉桉、鄧恩桉和巨桉在該立地的適應(yīng)性較強(qiáng)，其中最優(yōu)自由授粉家系47 號(hào)（尾葉桉）排在全部參試家系的第7 位，表明有6 個(gè)人工雜種家系（20、39、36、28、14 和18 號(hào)，包 括2 個(gè) 尾× 尾、3 個(gè) 尾×巨和1 個(gè)尾×細(xì)雜交桉）具有較高的雜交優(yōu)勢(shì)，是今后持續(xù)雜交育種值得關(guān)注的材料；對(duì)照DH3229 在8.5 a 時(shí)單株蓄積僅排名第21 位，表明20 個(gè)家系的生長(zhǎng)水平較高，利用價(jià)值好。

利用坐標(biāo)綜合法，通過生長(zhǎng)和抗性指標(biāo)將參試家系分為3 大類型，7 個(gè)適生型家系、39 個(gè)中生型家系和6 個(gè)淘汰型家系。

以DH3229 最優(yōu)生長(zhǎng)株得分值為標(biāo)準(zhǔn)，從27 個(gè)家系中選擇到48 株入選，優(yōu)株入選率為14.95%，其中入選單株最多的3 個(gè)家系分別有6 株、4 株和4 株入選，表明該3 個(gè)家系具有整體的優(yōu)良度，且3 個(gè)家系均為尾巨雜交桉，表明尾巨桉值得關(guān)注和持續(xù)利用。

4 討 論

參試的無性系對(duì)照、尾巨桉、鄧恩桉、巨桉、赤桉及尾葉桉家系6 類中，以對(duì)照無性系具有穩(wěn)定的增長(zhǎng)和較強(qiáng)的適應(yīng)性，原因可能在于無性系最初的苗木質(zhì)量較好，造林后更快成活從而有較強(qiáng)抗逆性，而其它類別的表現(xiàn)是基于家系的平均表現(xiàn)，與無性系表現(xiàn)具有一定差距，并不表明家系優(yōu)株的利用價(jià)值不高或不適合優(yōu)樹選擇，其今后利用方向以優(yōu)株無性系化，通過無性系測(cè)定與目前對(duì)照表現(xiàn)來比較才更合理，適應(yīng)性才更具參考價(jià)值。6 類材料中，有的類保存率較低，但研究和今后應(yīng)用的材料選擇以優(yōu)良人工或自然雜交家系為主，因此在51 個(gè)家系和1 個(gè)無性系中，由于某些家系表現(xiàn)不佳影響了其所歸類的保存率，反而這是研究需要找到或發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)家系，家系表現(xiàn)好就保留，家系表現(xiàn)不好就淘汰。同類材料中存在保存率高的家系和優(yōu)株，是今后材料持續(xù)利用的基礎(chǔ)，而合并歸類后可能會(huì)造成該類的平均保存率或高或低，但并不影響其中優(yōu)良家系和優(yōu)株的入選。

研究材料中無枝癭姬小蜂危害的家系有42 個(gè)，占82.35%，受害最嚴(yán)重的家系母本均為尾葉桉，父本為細(xì)葉桉、赤桉等[12]。綜合其他研究者資料[10,19]，具有細(xì)葉桉、赤桉等桉樹易受枝癭姬小蜂危害，本研究與之結(jié)論相同，不同的是，3 個(gè)受害嚴(yán)重的以巨桉為母本的家系，除1 個(gè)自由授粉父本未知，另2 個(gè)父本為剛果桉，此嚴(yán)重受害家系與張照遠(yuǎn)等[20]研究的結(jié)論相同，但還可能與父本剛果桉易受蟲害危害有關(guān)。

適生型母本均為尾葉桉，父本包括尾葉桉、巨桉和細(xì)葉桉，表明尾葉桉適合在雜交育種中作為母本，以尾葉桉和巨桉為父本，易選擇到優(yōu)良子代；而淘汰型6 個(gè)家系的父本除了包括易染蟲害的細(xì)葉桉外，還包括尾葉桉、剛果桉和韋塔桉。結(jié)合蟲害在林分幼齡期存在較大危害，嚴(yán)重影響生長(zhǎng)和保存，可以直接利用健康率低來淘汰這幾個(gè)家系，試驗(yàn)中保留其繼續(xù)生長(zhǎng)，通過研究其得分值同樣驗(yàn)證了由于抗性差影響了生長(zhǎng)綜合表現(xiàn)，最終將其歸于淘汰型家系是合理的。

在遺傳力相同條件下，入選率低則遺傳增益較高；性狀的遺傳力隨著林齡增加有降低的趨勢(shì)，可能與林分立地條件影響下保存率下降有關(guān)；相同入選率條件下，性狀的家系遺傳力高于單株遺傳力[21]，入選率越高則遺傳增益越小。

綜合分析自由授粉家系以尾葉桉、鄧恩桉和巨桉為母本具有較好表現(xiàn)，雜交桉按母本歸類的以尾巨桉、鄧恩桉和巨桉具有較好表現(xiàn)，按得分值歸類的適生型家系以尾葉桉×尾葉桉和尾葉桉×巨桉具有較好表現(xiàn)，這表明在桂北立地下尾巨桉等具有生長(zhǎng)適應(yīng)性和較高的生長(zhǎng)水平，今后為防止病蟲害暴發(fā)而采用多系種植人工桉用材林，則需要加入表現(xiàn)較好的不同尾葉桉家系間的雜交子代，同時(shí)考慮加入鄧恩桉、尾巨桉和巨桉為母本的雜交家系或由家系優(yōu)株選育的無性系。

致謝：協(xié)助和參與部分工作的還有項(xiàng)東云、任世奇、鄧玉華等，在此一并致謝!