日本落叶松无性系树高遗传评价及早期选择

郭金雪 韩 杨

(1.黑龙江省牡丹江市亮子河林场，牡丹江 157000；；2.黑龙江省海林市柴河镇政府，柴河 157131)

日本落叶松无性系树高遗传评价及早期选择

郭金雪1韩 杨2

(1.黑龙江省牡丹江市亮子河林场，牡丹江 157000；；2.黑龙江省海林市柴河镇政府，柴河 157131)

本文以5个日本落叶松无性系历年树高数据为基础，通过模型拟合，研究树高遗传参数及早期选择效率的变化规律后认为，通过树高性状进行日本落叶松优良无性系的早期选择是可行的，早期选择的最佳时间为林龄2年时，其选择效率可以达到15年生时直接选择的95%以上。

日本落叶松 遗传参数 早期选择

林木生长周期较长，特别是北方寒冷地区，一个树种从造林到收获往往需要20-40年，这就造成林木新品系的培育需要较长的周期。如何缩短育种周期，加速新品系的评价、审定、推广与应用，这是林业研究的重点与难点，也是林业健康、快速发展的关键。20世纪六十年代，Nason在林木生长性状数量遗传学间接选择原理的基础上提出了早期选择理论，经过长期的实践与完善，目前，该理论得到了广大林业学者的认同。简单的说，早期选择研究就是在林分未达到经济成熟林前，通过研究幼林各生长性状的遗传力及遗传增益变化规律，对其成熟后的生长性状做出预测，并在此基础上，对家系或无性系做出评价与选择。其研究体系包括：各生长性状早期选择的最佳时间、选择的可靠性以及所能得到的遗传增益。研究表明早期选择最佳的时间取决于性状自身的早晚相关、早期选择效率及遗传增益稳定表达的时间，因此不同树种、不同生长性状，其早期选择的最佳时间各不相同。本文以数量遗传学为基础，对5个日本落叶松无性系15年的树高数据进行拟合，建立非线性混合模型，研究遗传参数的变化规律，确定树高早期选择的最佳时间，并对早期选择效率进行验证。研究结论为本地区日本落叶松早期选择研究提供了科学依据，对缩短日本落叶松的育种周期有积极的推动作用。

1 试验材料及试验方法

1.1 试验林分

试验林位于牡丹江市亮子河林场，中温带大陆性季风气候，冬季气温寒冷干燥，夏季气温热而湿润，春秋两季天气凉爽。年温差较大，最高气温33℃，最低于-37℃，年平均气温3.5℃，年降水量540～600mm，年日照时数2600h，年≥10℃积温2500℃，无霜期120～135d。参试无性系5个，其中I7-6-21、 I7-6-35及 I8-1-03来自辽宁宽甸苗圃，中4-6和中4-18来自内蒙古赤峰种子园，林龄15年，造林密度2×2m。 造林后，每年树木休眠后抽样调查各无性系的树高指标，本文采用数据为试验林分15年的树高数据。

1.2 分析方法

树高的非线性混合模型：Y=a(1-e-bT)c；Y=(a+VL+VR)(1-e-(b+WL+WR)T)C+ε

其中：

Y——为树高；

T——年龄；

a、b、c——待定参数；

VL和VR，WL和WR——参数a、b在系号和重复水平上的随机作用参数。

重复力计算公式：R=σc2/(σc2+σe2/r)，

其中：

σc2σe2——方差及随机误差；

r——区组数。

遗传增益计算公式：G(%)=100×iRσp/X

其中:

i——选择强度；

σp——标准差。

其中:

rg——遗传相关关系；

2 结果与分析

2.1 树高非线性混合模型的拟合

使用数学模型对历年树高数据进行拟合,可以在一定程度上降低测量误差对统计分析的影响，从表1可以看出：树高生长模型拟合的R2、RMSE值分别为0.9543和05961，参数a、b、c的P值均<0.01，说明模型能够较好的对历年树高数据进行拟合，在模型基础上对随机作用参数进行了估算。

表1 树高生长模型参数估计和拟合统计量

2.2 树高遗传参数的变化规律

生长性状的重复力是指同一基因型的生物个体在不同时间或不同地点的表型持续稳定程度，重复力随林龄的增加出现一定程度的波动，研究其变化规律对早期选择最佳时间的确定有极为重要的作用。从表2可以看出：无性系树高性状重复力浮动范围在0.64-0.77之间，说明树高性状受中等以上强度的遗传控制，因此，通过树高性状开展无性系的早期选择可以得到较大的遗传增益；同时树高性状的重复力随林龄的增加有下降的趋势，初步说明，通过树高进行无性系的早期选择，时间越早越好。

遗传增益是指子代与亲本平均表现值的差值占亲本群体平均表现型值的百分率，从表2可以看出：在5%选择强度下，遗传增益的浮动范围在18.57-33.78之间，且随着林龄的增加逐步降低。

表2 树高方差分量、重复力、遗传增益变化规律

2.3 树高性状早期选择效率

早期选择效率是指单位时间内通过早期选择所得到的遗传增益与传统方法得到的遗传增益的比值，是确定最佳选择时间的重要参数指标，可以看出：以15年生无性系的树高、胸径及材积指标为目标值，在林龄2年时根据无性系树高性状进行早期选择，分别可以达到15年生时直接选择树高、胸径及材积指标的98.9%、94.8%和97.1%，说明日本落叶松无性系树高早期选择的最佳时间为林龄2年。

2.4 树高性状选择效率的验证

采用直接选择的方法对参试的5个日本落叶松无性系15年时树高、胸径及材积进行测量计算，经数据分析，选择出两个优良无性系，分别为I7-6-35和中4-6。其结果与林龄2年时树高性状早期选择结果相同。

用两个优良无性系林龄2年时树高测定值，计算不同入选率情况下，其在15年时的入选成功率，结果表明：入选率20%时，15年生时其入选成功率为85%；入选率40%时，其入选成功率为97.8%。因此，林龄2年时，通过树高性状进行日本落叶松无性系的早期选择是切实可行的。

3 结论

非线性混合模型可以很好的对日本落叶松无性系历年树高性状进行拟合，并最大程度的消除测量误差对结果的干扰。树高性状受中等以上强度的遗传控制，因此，通过树高性状进行优良无性系的早期选择是可行的。树高性状的重复力及遗传增益随着林龄的增加有下降的趋势，树高性状早期选择的最佳时间为林龄2年时，选择效率可以达到15年生时直接选择树高、胸径及材积指标的98.9%、94.8%和97.1%。

[1]陈益泰.林木早期选择研究新进展[J].林业科学研究，1994，7：11-22.

[2]丁振芳，王景章.日本落叶松家系早期选择技术[J].东北林业大学学报，1997，5(3)：65-67.

[3]胡德活，林绪平.杉木无性系早-晚生长性状的相关性及早期选择研究[J].林业科学研究，2001，14(2)：168-175.

责任编辑：王宇红

校 对：王大军

Genetic Evaluation and Early Selection on Tree Height of Larix kaempferi Clones

Guo Jin-xue Han Yang

(

Liangzihe forestry farm of Mudanjiang city of Heilongjiang Province,Mudanjiang 157000,Heilongjiang,China)

In this paper, 5 Larix kaempferi Clones over the tree height data as the foundation, through the model fitting, studied the variation of tree height genetic parameters and early selection efficiency. The results showed that the excellent clones of Larix kaempferi trees by high traits of early selection was feasible, the best time for early selection was at the age of 2, the selection efficiency can reach the direct selection 95% when the tree was 15 years old.

Larix kaempferi; genetic parameters; early selection

2017-01-30