枫香半同胞家系子代遗传变异与优良家系选择研究

王俊青 赵天宇 谷凤平 刘 同 冷 英 敖书飞 王文武

(襄阳市林业科学研究所，湖北 襄阳 441052)



枫香半同胞家系子代遗传变异与优良家系选择研究

王俊青 赵天宇 谷凤平 刘 同 冷 英 敖书飞 王文武

(襄阳市林业科学研究所，湖北 襄阳 441052)

以全国19个枫香种源的125个半同胞家系子代试验林为研究材料，按二级裂区试验设计，分析其6年生时的生长性状差异和遗传变异特征，并进行优良家系选择。结果表明：枫香半同胞家系间存在较丰富的变异，变异系数最高达40.04%，其胸径、材积、树高、冠幅生长性状的差异均达极显著水平，且胸径、树高、材积生长性状之间的正相关性均达极显著水平,表明枫香各家系具有选育潜力。家系遗传力比单株遗传力高，胸径、树高、材积家系遗传力受中度遗传控制；胸径、树高、材积之间遗传相关系数、表型相关系数较高，相关系数均在0.7以上。以材积为主，以胸径和树高为辅，在125个家系中初选51个家系，其中精英家系3个，优良家系4个，良好家系44个，表现最好的家系编号为松滋09，胸径、材积、树高的平均值为5.85 cm、0.00711 m3、4.90 m，遗传增益分别为20.52%、65.70%、14.88%。

枫香；半同胞家系；遗传变异；生长性状；家系选择

枫香(Liquidambarformosana)为金缕梅科枫香亚科枫香属落叶乔木，具有生长快、用途广、适应性强、耐干旱瘠薄、易于天然更新等特点，多生长于海拔220～2 000 m的丘陵、平原或山地常绿阔叶林中，是我国重要的乡土树种，有荒山造林“先锋树种”之誉[1]。枫香用途广泛，枝干可采树脂线香及药用，木材坚硬且能抗白蚁，是良好的建筑和家具用材，已成为调整林种结构的重要树种[2]。自1996年南京林业大学率先开展了枫香良种选育研究以来[3]，枫香的繁育及造林技术、生长规律、子代性状的遗传变异分析、优良家系和单株选择等方面的研究已在国内广泛开展[4-7]。

种源试验是林木遗传改良研究的重要手段，本研究以全国19个枫香种源125个半同胞家系子代试验林为材料，探讨了6年生枫香半同胞家系间生长量的差异和遗传变异特征，选择表现较好的优良家系，以期丰富湖北省阔叶树造林树种，为工业用材提供优质原料。

1 试验地概况

试验地位于襄阳市林科所仙山林区，地处东经112°10′，北纬32°10′，属北亚热带气候区，年平均降雨量890 mm，年平均气温16.05 ℃，1月份平均最低气温2.5℃，冬季最低气温一般年份为-5～-7 ℃，七月份平均最高气温27.5 ℃，夏季最高气温36～39 ℃，全年无霜期234～240 d。试验地为低山丘陵岗地，造林坡度为15°，西南坡向，海拔110 m，土壤为黄粘土，土层厚度60～100 cm，pH 6.85，有机质含量0.726 4%，全氮含量0.055 2%。

2 材料与方法

2.1 试验材料与设计

试验材料由湖北省林业科学研究院提供的枫香不同种源优树的半同胞自由授粉种子，19个采种地点地理及气象因子见表1。于2007年3月播种育苗，2008年3月选择根系发育良好、无病虫害和机械损伤、规格较一致的苗木进行造林，造林后前3年进行中耕、除草和修枝等日常抚育管理。参试19个种源125个家系，按二级裂区设计，群体为主区，家系为副区(小区)，共3个重复(主区)，每个小区4株，造林密度按株行距4 m×4 m定植。每个试验小区群体随机排列，家系号在造林时随机选择。

表1 种源地理位置及气象因子Tab.1 Provenance geographical location and meteorological factors

2.2 调查及分析方法

在2013年年底进行野外调查，测量指标包括树高、地径、胸径。枫香单株材积按湖北省阔叶树二元立木材积公式计算：

Vij=0.000 050 479 055×D1.908 505 4×H0.990 765 07

对研究的数量性状按小区平均值统计，方差分析模型为：

式中：Yijk为第ijk小区各单株观测值；N为试验全林总株数。

以小区平均值对每一对性状(x,y)进行协方差分析，各相关系数的方程式如下。

遗传相关系数： rG=CovG(x,y)/[δG(x)·δG(y)]

环境相关系数：rE=CovE(x,y)/[δE(x)·δE(y)]

表型相关系数:rP=CovP(x,y)/[δP(x)·δP(y)]

式中：CovE(x,y)、CovG(x,y)、CovP(x,y)分别为x性状与y性状的环境协方差、遗传协方差和表型标准差协方差，δE(x)与δE(y)、δG(x)与δG(y)、δP(x)与δP(y)分别为x性状与y性状的环境方差、家系方差、表型标准差。

3 结果与分析

3.1 枫香半同胞家系生长性状相关性分析

各生长性状的相关性分析结果见表2。由表2可知，胸径、树高、材积相互之间在6年生时表现出极显著的正相关关系；胸径、树高、材积3个性状与冠幅正相关关系不显著。其中，胸径、树高与材积的相关度最高,分别达0.960、0.884；树高与胸径的相关度居中，为0.777；其他性状相关度较低。因此,在早期枫香优良家系选择时，可以通过以材积为主，同时兼顾树高和胸径，选择效果。

表2 生长性状间相关性分析Tab.2 Correlation analysis of growth traits

3.2 遗传变异系数分析

6年生枫香半同胞家系各生长性状表型变异系数和遗传变异系数见表3。其中胸径的遗传变异系数和表型变异系数分别为6.70%和5.98%，树高分别为7.38%和6.26%，材积分别为15.80%和13.50%，冠幅分别为4.66%和13.16%。由此可以看出，胸径、树高、冠幅变异相对较小，而材积相对来说变异较大，通过一定强度的选择，可以获得较高的遗传增益。

表3 6年生枫香半同胞家系生长性状遗传力估算结果Tab.3 The estimated heritability value of growth traits of 6-year-old half-sib family %

胸径、树高与材积有着极显著的正相关性，冠幅与材积相关性较低。因此，在家系选择时，应以材积为主，以胸径和树高为辅。由于没有设立商品种为对照家系，选择标准以材积、树高、胸径的平均值且大于其家系群体平均值为指标，评价其生长表现和遗传增益(表4)。综合材积、胸径、树高3个指标，初步选择家系编号为松滋24、松滋09、黄山24等51个家系。入选家系材积的遗传增益变幅最大，其次为胸径。胸径、树高、材积的平均值和遗传增益变化幅度分别为4.67～6.00 cm和6.11%～22.39%、3.97～4.90 m和2.47%～14.88%、0.003 77～0.007 18 m3和9.87%～66.78%。表现最好的家系编号为松滋09，胸径、材积、树高的平均值为5.85 cm、0.007 11 m3、4.90 m，遗传增益分别为20.52%、65.70%、14.88%。

表4 入选枫香家系生长表现、遗传增益和T检验情况Tab.4 Growth genetic gain and T test of selection families

3.3 主要性状方差分析

对6年生枫香半同胞家系生长性状进行了方差分析，结果见表5～6。

表5 6年生枫香半同胞家系生长性状的变异情况Tab.5 Variation of growth traits of 6-year-old half-sib family

表6 6年生枫香半同胞家系生长性状的方差分析Tab.6 Anova analysis of growth traits of half-sib family

注：**表示P<0.01。

由表5～6可知，不同半同胞家系间胸径、树高、材积、冠幅的生长差异均达到极显著水平，其胸径平均值为4.17 cm，变异幅度2.55～6.00 cm，变异系数16.79%；材积平均值为0.0031 79 m3，变异幅度0.001 014～0.007 175 m3，变异系数40.04%；树高平均值3.79 m，变异幅度2.92～4.90 m，变异系数10.82%；冠幅平均值为2.17 cm，变异幅度0.92～3.29 cm，变异系数34.39%，表明家系间存在较大差异。

材积是胸径和树高共同反映的结果。所以可根据家系材积的T检验的分析结果(见表4)，对入选的家系进行评价。按材积生长性状表现优良程度，将优于群体平均值的家系分成3个等级，分别为精英家系：Sig.<0.05;优良家系：0.05

3.4 生长性状遗传参数评估

对6年生枫香半同胞家系胸径、树高、材积生长性状进行了遗传参数估算，结果见表7～8。

表7 6年生枫香半同胞家系生长性状的遗传力估算结果Tab.7 The estimated heritability value of growth traits of 6-year-old half-sib family %

由表7可知，胸径、树高、材积、冠幅的家系遗传力、单株遗传力分别为50.95%、45.46%， 50.71%、48.34%，53.16%、49.21%和20.48%、19.66%，其中材积的家系遗传力和单株遗传力最大。

遗传群体内不同性状间往往存在着遗传关联，而性状间的遗传关联在育种中具有重要意义。由表8可知，树高、胸径、材积性状间遗传相关系数均较大，达0.933 3以上，树高与材积遗传相关系数最高，为0.999 7，说明各性状间遗传相关程度较高。胸径与材积生长性状间表型相关系数最高，为0.979 4。胸径与材积的环境相关系数较大，表明其对环境变化反应比较大，环境条件好则生长快，反之则生长较慢。

表8 生长性状遗传、表型与环境相关分析Tab.8 Correlation analysis of growth traits,genetic,phenotype with environment

注：P为表型相关，G为遗传相关，E为环境相关。

4 结 语

通过对6年生枫香半同胞家系试验林进行调查分析表明，胸径、材积、树高、冠幅生长性状均存在着极显著差异，遗传变异幅度较大，变异系数最高达40.04%，家系遗传力比单株遗传力高，胸径、树高、材积家系遗传力受中度遗传控制，与张文祥[9]的研究结论类似，说明此阶段对这些性状进行家系选择能够获得较好的改良效果。相关性分析表明，各性状间存在着极显著的正相关关系,相关度最高达96%；遗传相关系数、表型相关系数较高，较强的正相关关系和较高的遗传力为枫香优良家系的选择提供了理论依据[10]。以材积为主，以胸径和树高为辅，在125个家系中初选出51个家系，其中精英家系3个，优良家系4个，良好家系44个，表现最好家系编号为松滋09，胸径、材积、树高的平均值为5.85 cm、0.007 11 m3、4.90 m，遗传增益分别为20.52%、65.70%、14.88%。

本研究以6年生枫香生长数据为基础进行统计分析和优良家系选择，可能会因为试验林树龄较小的原因，各性状的基因未充分表达，各项指标数据尚未稳定[11]，此次的研究结果还需后续的研究工作中进一步的观测验证。

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(责任编辑 韩明跃)

Study on the Genetic Variations of Half-Sib Progeny Testing and Excellent Family Selection ofLiquidambarformosana

WANG Jun-qing，ZHAO Tian-yu，GU Feng-ping，LIU Tong，LENG Ying，AO Shu-fei，WANG Wen-wu

(Xiangyang City Forestry Institute,Xiangyang Hubei 441052,China)

The indexes including differences and genetic characteristics of growth traits were investigated in 6-year-old 125 half-sib progeny test plantations introduced from 19 kinds of nationalLiquidambarformosanaprovenances by secondary split plot design,and then selected fine family.The results showed that difference of DBH(diameter at breast height),volume,tree height,crown growth traits were extremely significant, there was a richer variation inLiquidambarformosanahalf sib families whose coefficient of variation reached 40.04% in the maximum,and therefore,they demonstrated that the breeding potential was existed.The Family heritability was higher than the individual heritability,when the indexes of DBH,tree height, volume and family heritability were commanded by the moderate genetic.The positive correlation among all growth traits reached extremely significant,and the correlation coefficients were all above 0.70.Based on volume,with DBH and tree high,supplemented by,selected 51 pedigrees in 125 families.Among of them,the elite families were 3,excellent homes were 4 and good homes were 44.The number of the best home was Songzi 09.It’s DBH,volume,tree height,the average value for 5.85 cm,0.007 11 m3,and 490 m,and left transfer gain was 20.52%,65.70% and 14.88%,respectively.

Liquidambarformosana;half-sib family;genetic variation;growth trait;family selection

2014-12-15

湖北省公益性科技研究项目(2013BB11)资助;“十二五”农村领域国家科技计划课题(2013BAD01B06-1)资助。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.04.006

S722.3

A

2095-1914(2015)04-0033-06

第1作者：王俊青(1981—),男，硕士，工程师。研究方向:林木遗传育种。Email:173019503@qq.com。