火炬松家系遗传变异与优良家系选择

许建忠

(福建省永泰大湖国有林场，福建 永泰 350715)

火炬松家系遗传变异与优良家系选择

许建忠

(福建省永泰大湖国有林场，福建 永泰 350715)

对19年生火炬松家系的生长性状和遗传参数进行研究分析，结果显示：胸径、树高和材积等3个主要性状在火炬松家系间的差异达极显著水平，家系的树高、胸径和单株材积均具有较高遗传力、受中等或中等以上遗传控制，说明各性状的差异主要由遗传因素所致，有较大的改良潜力。从参试的25个家系中选出5个优良家系，其平均胸径、树高、单株材积分别为22.08 cm、14.25 m、0.2660 m3，分别比群体平均值高8.72%、11.85%、29.66%，遗传增益分别为5.77%、10.57%、22.18%。

火炬松；生长性状；遗传变异；家系选择

火炬松(PinusteadaL.)原产美国东南部，具有生长迅速、材质好、适应性强和地理变异多等特点，是一种重要的工业用材造林树种，被许多国家和地区引种栽培[1-2]。福建是最早开展火炬松引种的地区之一，为进一步掌握火炬松良种在福建的适应性与生长表现，1996年福建省国有林场管理局由国际纸业公司从美国引进火炬松一代种子园优良家系21个，并选择国内火炬松家系4个，在全省布点建立家系子代测定林，福建闽侯南屿林场就是其中的试验点之一[3]。本研究选取闽侯南屿林场引种的25个火炬松家系作为测定材料，探索其主要生长性状的遗传变异规律，并从中筛选优良家系，为进一步促进火炬松良种选育与繁育提供参考。

1 研究地概况与研究方法

1.1 研究地概况

研究地设在福建省闽侯南屿国有林场五峰里工区，地处东经119°17′、北纬26°25′，前茬为马尾松采伐迹地。海拔150 m，坡度25°～30°，坡向东北，年平均气温19.5 ℃，绝对最高温度37 ℃，绝对最低温度-2.4 ℃，年无霜期230 d，年均降水量1370 mm[3]。立地类型为Ⅲ类，土壤多为山地红壤。林下植被以芒萁骨为主。

1.2 试验设计

参试的火炬松家系共25个，其中1996年福建省国有林场管理局从美国引进火炬松一代种子园优良家系21个，国内火炬松家系4个 (表1)。采用完全随机区组(RCB)设计的方法，共设置25个处理、6次重复、9株方型小区，重复区间设3～4行马尾松隔离带。试验地于1997年9月炼山，同年10月采用容器苗造林，苗高12～15 cm，栽植密度为2.5 m×2.5 m。1998年抚育施肥1次，1999—2001年每年6月实施化学除草抚育1次。2002年后不再抚育。

表1 参试家系基本情况

1.3 数据统计分析

调查数据利用Excel 2007和DPS 13.5软件进行统计分析。在差异达显著的前提下，利用新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 生长性状表型分析

生长性状是火炬松良种选育最主要的性状之一，优良的生长性状可反映出家系对特定生态环境的适应能力[2]。试验结果表明，19年生的火炬松家系子代测定林生长优良，在胸径方面家系的平均值为20.31 cm，变幅为17.25～22.63 cm，变异系数为12.38%；在树高方面家系的平均值为12.74 m，变幅为8.55～14.83 m，变异系数为15.81%；在单株材积方面家系的平均值为0.2052 m3，变幅为0.0957～0.2796 m3，变异系数为36.47%。这说明各家系间的表型变异较为丰富，具有改良潜力，为速生优良家系的选择奠定了基础。

2.2 生长性状遗传变异及参数估算

遗传力可以反映性状变异受到遗传控制的程度。分析家系间生长性状差异水平，并测定家系性状遗传力，是进行家系评价与选择的重要依据[9]。为进一步分析各性状变异的内在本质，对各家系间的差异显著性进行方差分析。从表2可知，胸径、树高和材积等3个主要性状在火炬松家系间的差异均达到极显著水平，家系间生长具有真实的遗传差异；对胸径、树高和材积进行邓肯多重比较结果(表3)表明，家系16胸径值最大，与家系2、13、14、15、11等差异达极显著水平；家系5树高值最大，与家系2、14、15、12、24等差异达显著水平；家系8材积最大，与家系2、14、15、13、12等差异达极显著水平。对这3个性状的遗传力进行估算发现：3个性状都有较高的遗传力，胸径、树高、材积的家系遗传力分别为0.6619、0.8913、0.7479，均达到0.5以上，说明这些生长性状受较强的遗传控制，具有较好的代表性，对其进行选择有望获得相对较高的遗传增益。

表2 各家系生长性状方差分析

*：**为差异极显著(P<0.01)；*为差异显著(P<0.05)。

表3 各家系胸径、树高、材积多重比较

*：表中同列不同字母为两者间存在显著性差异(P<0.01)。

2.3 优良家系选择

在胸径、树高、材积差异显著的基础上，为合理地筛选出最合适家系，避免单一考虑某个性状选择优良家系的局限性，对各参试家系进行综合评价[9]。根据排序结果(表4)，家系16的Pi值最小，其次是家系8、17、20、19等，表现最差的为家系2，这与多重比较的分析结果相似。按照优良家系选择原则，以20%的入选率[10]，将家系16、8、17、20、19选定为综合性状表现较优的5个家系。入选的5个优良家系平均胸径、树高、单株材积分别为22.08 cm、14.25 m、0.2660 m3，分别比群体平均值高8.72%、11.85%、29.66%。最优家系16的胸径、树高、单株材积分别高于最差家系(家系2)31.18%、68.33%、189.96%。以这些入选的家系作为优良种植材料，对后续的林业生产和科学研究均具重要利用价值。

根据已获得的家系遗传力和入选家系均值和总均值的选择差，估算入选的5个家系各性状的遗传增益值。从表5可知，胸径、树高、材积的平均遗传增益分别为5.77%、10.57%、22.18%。其中表现最优的家系16、8的胸径、树高、材积的遗传增益分别为7.56%、11.53%、26.37%和7.17%、8.12%、27.12%，选择效果明显。

表4 火炬松家系综合评价数值

表5 优良家系性状和遗传增益情况

3 结论与讨论

遗传参数的估算在动植物遗传改良和育种工作中具有重要的理论指导意义[11]。对19年生的火炬松家系各性状的统计分析显示：参试的25个家系，胸径、树高、单株材积的表型变异系数分别为12.38%、15.81%和36.47%，家系遗传力分别为0.6619、0.8913、0.7479，均在0.5以上，家系间存在极显著差异，说明该环境条件下依据表型值分别对各性状进行直接选择是有效的。

多性状综合评选出的5个优良家系分别为家系16、8、17、20、19，其胸径、树高、单株材积的平均遗传增益分别为5.77%、10.57%、22.18%。这与早期对幼林的选择结果有所差异[12-13]，可能因早期试验林年龄较小所致[14]。胸径、树高性状的家系遗传力、遗传增益等遗传参数估值，大部分家系表现为随林龄增大而降低的趋势；受测定林林龄的影响，幼林时期各性状的基因表达未能充分表现，林龄越大基因表达越充分，发育到一定阶段才能作出较可靠的结论[15-16]。

林木遗传育种工作是长期性的任务，要全面评价家系的优劣，除了观测其生长性状表现外，还有必要对入选家系的生殖生物学进行研究，从而筛选出遗传稳定性好、物候期较一致的育种材料。同时，许多学者对有较高经济价值树种的GE(基因型和环境)互作及其基因型稳定性的研究结果显示，树木在树种、种源、家系和无性系水平上的稳定性选择是有效的[17]。本文仅在一个试验点开展调查研究，没有进行种源、家系与环境互作分析，这可能导致优良家系筛选时存在漏选或误选的部分[10]。对参试火炬松开展种源基因型、环境效应、基因型×环境互作效应的研究，探索不同环境下的遗传变异规律将是下一步研究的重点。

[1]孙小霞.火炬松引种家系的适应性和稳定性评价[J].安徽农业大学学报，2004，31(3)：363-367.

[2]孙小霞，梁一池，阮少宁.火炬松引种家系的遗传变异及速生稳定性综合评价[J].华南农业大学学报：自然科学版，2004，25(1)：33-36.

[3]许建忠，张水木，兰贺胜.火炬松家系试验研究初报[J].林业勘察设计(福建)，2006(1)：149-152.

[4]黄少伟，钟伟华，陈炳铨.火炬松半同胞子代配合选择的遗传增益估算[J].林业科学，2006，42(4)：33-37.

[5]梁一池.林木育种原理与方法[M].厦门：厦门大学出版社，1997：268-278.

[6]NAMKOONG G.Introduction to Quantitative Genetics in Forestry[M].London： Castle House Publications，1981：210-259.

[7]潘琼蓉.马尾松自由授粉18年生子代生长状况比较及家系选择[J].福建农林大学学报：自然科学版，2014，43(6)：592-595.

[8]史鸿飞，张劲峰，李勇鹏，等.西南桦地理种源生长差异及优良种源选择[J].东北林业大学学报，2011，39(10)：9-11.

[9]欧建德.闽南优良家系和单株的早期综合选择研究[J].西南林业大学学报，2015，35(1)：33-37.

[10]马妮，张勇，仲崇禄，等.粗枝木麻黄在海南的种源试验与早期选择[J].林业科学研究，2014，27(3)：435-440.

[11]杨昆，赵培方，赵俊，等.甘蔗家系经济性状遗传变异分析及综合选择[J].热带作物学报，2016，37(2)：213-219.

[12]许建忠.2种国外松与马尾松生长比较[J].福建林业科技，2009，36(3)：69-72.

[13]刘代明.火炬松家系区域引种试验研究[J].福建林业科技，2006，33(3)：30-34.

[14]阮少宁，孙小霞，梁一池.火炬松速生家系的选择[J].广西林业科学，2003，32(4)：184-187.

[15]方乐金，施季森，李力，等.枫香子代性状的遗传变异分析[J].林业科学，2003，39(3)：148-152.

[16]方乐金，施季森.不同林龄枫香子代性状变异与家系选择[J].林业科技开发，2010，24(1)：50-52.

[17]李建民.马尾松自由授粉家系与环境互作的分析[J].南京林业大学学报，1992，16(2)：63-70.

Genetic Variations and Superior Family Selection ofPinusteadaFamilies

XU Jianzhong

(DahuNationalForestFarmofYongtai，Yongtai350715，Fujian，China)

The growth traits and genetic parameters of 19-year-oldPinusteadafamilies were studied.The results showed that the average height，diameter at breast height(DBH) and stem volume among families had significant differences.Based on calculation of genetic parameters，the diameter，height and stem volume growth of families were genetic controlled at medium level or above，which indicated high selection potential among families.5 families from the total 25 families were selected，with average value of DBH，tree height and stem volume was 22.08 cm、14.25 m、0.2660 m3and more 8.72%、11.85% and 29.66% than sampled population，respectively.The genetic gain of these traits was 5.77%、10.57% and 22.18%，separately.

Pinusteada；growth trait；genetic variation；family selection

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.01.001

2016-09-03；

2016-11-14

福建省科技厅项目(马尾松火炬松高产优质纸浆用材良种选育及培育技术研究，97-Z-4)

许建忠(1979—)，男，福建闽侯人，福建省永泰大湖国有林场林业工程师，从事林业科研及生产管理工作。E-mail：nyc200510@163.com。

S791.255；S722.3+3

A

1002-7351(2017)01-0001-04