土贡种源58年生马尾松母树林种实性状变异研究

陈美熹，叶锦培，周梓富，张 荣，白天道



土贡种源58年生马尾松母树林种实性状变异研究

陈美熹1，叶锦培2，周梓富2，张 荣2，白天道1

（1.广西大学 林学院，广西 南宁 530004；2.国营苍梧县天洪岭林场，广西 苍梧 534100）

以广西苍梧县天洪岭林场优良马尾松种源土贡种源58年生采种母树林为研究材料，测定分析了母树胸径、球果表型及种子性状及其指标间的相关性。结果表明：参试母树平均胸径58.87 cm，平均单果鲜质量、果长及果宽分别为14.09 g，48.95 mm及24.11 mm，平均千粒质量、发芽率及发芽势为8.36 g，70%及45%。母树间在球果表型及种子性状均存在极显著差异（<0.000 1）。相关分析表明单果质量、果长和果宽之间、发芽率及发芽势之间存在极显著正相关（<0.01），其他性状间无显著的相关性。采用主成分及聚类分析，将参试母树分为5类，其中第1，第2类种子质量好，果型大，可优先作为采种母树。

马尾松；土贡种源；母树林；球果表型；种子品质

马尾松是我国最重要的生态造林和用材树种之一。在我国的亚热带地区广泛分布，且是该区域内资源最为丰富的森林树种，在我国的林业建设中占据重要地位[1]。马尾松优良种源主要集中分布于云开大山、南岭山地和武夷山等地[2]。广西壮族自治区是马尾松重要的优良种源分布区之一，马尾松天然遗传资源丰富，具有较高的改良利用价值[3-4]。

土贡种源马尾松是马尾松在广西的一个地理种源，主要分布于广西梧州市苍梧县，具有速生、丰产的特性[5-7]，于2012年获得广西林木良种认证，良种编号为：桂S-SP-PM-013-2012。苍梧县天洪岭林场的优良人工土贡种源马尾松母树林，一直作为当地马尾松人工造林用种的主要来源。土贡种源马尾松生长规律[8]、营养元素含量[9]及种子的遗传多样性[10]等方面已有相关文献报道，但针对良种生产方面研究极少。为进一步科学评估和高效利用该优良母树林，以土贡种源58年生采种母树林为研究材料，测定分析了母树胸径、球果表型（单果重、果长、果宽）及种子（千粒质量、发芽率和发芽势）性状及其指标间的相关性，以期为土贡种源马尾松良种生产及进一步筛选利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料采集

本次试验所用材料均采自广西苍梧县天洪岭林场土贡种源马尾松58年生采种母树林，地理坐标为111°15′ E，23°41′ N，属亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，年平均气温21℃，年均降水量1 504 mm，年均相对湿度78%。土壤类型为红壤，土壤肥力中等。平均海拔350 m，坡度11 ~ 38°。

母树林1959年造林，种子来源为土贡种源优良天然林分混合种，当年生裸根苗秋季造林，初始株行距1.7 m×1.7 m，林分面积2 hm2，林分先后根据表型进行了多次去劣疏伐，当前密度为400 ~ 450株·hm-2。

对母树林进行挂牌编号，按照均匀分散，随机选择的原则，2016年11月中旬在母树林共采集30株母树球果（母树编号分别为：1# ~ 6#，78#，83#，85#，94#，98#，99#，1 001# ~ 1 018#），每株采集球果20 ~ 30个（其中1005#，1018#母树由于结实量太少，采集到的球果不足20个，未进行种实性状测定；在种子脱粒后，另有1004#号和1006#号由于种子数太少，未进行种子相关性状测定），并使用围径尺测量母树胸径（）。

1.2 球果及种子处理方法

1.2.1 球果表型测定 以每棵母树为单位，使用游标卡尺分别测定测量每个球果的果长（）、果宽（），利用电子天平测定所采集球果的单果质量（），并记录数据。

1.2.2 球果脱粒 2016年12月4日开始，于晴天向阳通风处，按编号分置球果于不同铝筛中（直径300 mm方孔筛，孔径4 mm）进行曝晒，夜间和雨天将球果存放在干燥处。每日下午收集铝筛底盖中的种子。同时，考虑到天气变化（如阴雨天）对球果处理极为不便，随机挑选其中的6株母树（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#），每株球果均分成两组，一组采用烘箱干燥，一组采用日光曝晒。采用烘箱干燥的将球果根据编号分别置于有盖铝筛中，用恒温烘箱，控制温度为40℃，每天烘干8 h。每天收集脱落种子。烘干至第10天，将未开裂球果使用自来水浸泡24 h，再继续进行烘干，直至脱粒完全。期间每日将脱落的种子收集储存，最后将所收集的种子去翅，于4℃储存。

1.2.3 种子千粒质量测定 采用200粒法，测定参试的26株母树（1004#，1005#，1006#，1018#母树因种子数量过少未参与测定）的种子千粒质量（）。其中上述采用两种脱粒处理方式的6株母树（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#）的种子，对两种处理方式获得的种子分别按200粒法测定千粒质量。

1.2.4 发芽率测定 对参试的26株母树开展发芽率测定，每株母树随机数取400粒种子，分成4组（重复），每组100粒。使用0.05%高锰酸钾溶液浸泡种子24 h，再用蒸馏水清洗3次，均匀排列在铺有湿润滤纸的发芽盒中，置于培养箱内。设置夜间温度为16 ~ 21℃，光照为0 lx；白天温度设置在17 ~ 25℃，光照为1 000 lx。每日观察并记录。发芽率以发芽试验终期正常发芽种子数占供试种子数的百分比计算：

发芽率（）=发芽种子数/供试种子数×100%

发芽势指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，正常发芽种子数占供试种子数的百分比[3]：

发芽势（）=发芽高峰期种子数/供试种子数×100%

萌发试验周期为2017年3月3－22日，试验周期20 d。

1.3 数据分析方法

使用Excel进行数据的初步统计整理，再用R（v3.4.1）软件[11]对数据进行单因素方差分析、相关分析、主成分分析及等级聚类。

2 结果与分析

2.1 不同母树球果表型差异分析

对随机抽样获得的28株母树（1005#，1018#母树因球果数量过少未参与分析）的胸径，，及进行测定（表1），58年生母树平均胸径为58.87 cm，平均单果重14.09 g，平均果宽24.11 mm，平均果长48.95 mm。不同母树间性状变异较大（表1，图1），与母树内相应指标的变异系数基本相当，表明这些性状受较强的遗传控制。其中最大为1#，最小为1 016#，最大与最小相差15.4 g。最大为99#，最小为1 016#。最大为3#，最小为1 016#。1 016#、和果宽均最小。

表1 不同采种母树间在胸径及球果表型性状上的变异情况

方差分析表明（图1），不同母树之间球果的（F=22.63，<0.000 1），（F=18.49，<0.000 1）和（F=20.91，<0.000 1）均存在极显著差异。

注：图中水平虚线表示各指标总体均值。

Figure 1 Difference on,,andamong tested mother trees

2.2 不同球果脱粒方式、不同母树种子千粒质量及生活力差异分析

对同时采用日光曝晒和烘箱干燥的6株母树（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#）的种子从，及3个方面进行比较（表2），结果显示两种处理间差异均不显著。表明40℃烘箱干燥脱粒对种子，及无显著的负面影响。

表2 不同球果脱粒处理方式下种子品质性状方差分析

2.3 不同母树种子千粒质量及生活力差异分析

参试的26株母树的平均发芽率为70%，平均发芽势为45%，平均千粒质量为8.36 g（1004#，1005#，1006#，1018#母树因种子数量过少未参与分析）。方差分析显示（图2），不同母树之间种子的（F=7.57，＜0.000 1）、（F=3.79，＜0.000 1）及（F=89.06，＜0.000 1）均呈极显著差异。78#母树的最高（91.5%），其次为94#，99#和1 009#号，均在85%以上。最高为78#（69%），高于60%的母树还包括1 012#，1#，1 013#。2#母树和均最低。最高为78#（12.66 g），此外2#，1 009#，85#，5#及1 003#均在10 g以上。

注：图中水平虚线表示各指标总体均值。

Figure 2 Difference of,andamong tested trees

2.4 采种母树生长、球果及种子性状间的相关分析

分别对胸径，，果宽，，，与做Pearson相关分析。结果表明（表3），，，彼此呈极显著正相关，与呈极显著正相关（＜0.01），其他性状间未检测到显著的相关性。

表3 母树胸径、球果性状及种子品质性状间的相关性

注：**表示在0.01水平上差异极显著。

2.5 母树多性状综合评价

因不同母树间在多个研究性状上均有显著差异，且部分性状间存在显著的相关性，根据这些性状来综合评价不同母树的优劣，采用主成分分析法来判断。主成分方程显示（表4），主成分1（PC1）在第4（载荷0.538 1）、第5（载荷0.507 7）、第6（载荷0.520 6）性状上的载荷较大。表明PC1主要为（4），（5），（6）的综合反映指标。而主成分2（PC2）主要是（3）（载荷0.572 1），（2）（载荷0.494 7）及（1）（载荷0.203 5）的综合反映。整体来看，PC1主要反映的是球果表型指标，PC2主要是种子生活力指标，两个主成分的累积贡献率达到了68.30%，能初步反映出不同母树的情况。

表4 主成分方程及贡献率

从前两个主成分的载荷图（图3A）可以看出，种子性状（，及）较优的母树位于I，II象限，果型较大的母树位于I，IV象限，而母树胸径较大的主要位于III象限。基于种子质量和球果性状是良种生产群体的主要考虑指标，因此，位于I象限的母树为再选育及采种首选母树（78#，1 009#，94#，1 013#，1 012#、98#及1 011#）。

图3 土贡种源马尾松母树性状主成分（A）及聚类分析（B）

Figure 3 Principal component analysis and hierarchical cluster analysis of mother trees

聚类分析可将母树大致分为五类（图3B），第一类种子质量好，球果中等。第二类为种子质量较好，果型大；第三类为种子质量中等，但球果较小；第四类母树生长量大（胸径），但种子质量较差且球果较小，第五类种子质量极差。

3 结论与讨论

对58年生土贡种源马尾松母树林球果及种子相关性状的研究结果表明：该母树林平均球果长48.95 mm，平均果宽24.11 mm及平均单果质量14.09 g，与其他马尾松种源及良种生产群体（种子园）相比，球果大小及重量属于中等偏小型[12-14]。这与谢善高等[7]在该林分36年生（1997年）时的调查结论一致。表明小果型是土贡种源马尾松的普遍遗传特性。该母树林种子平均千粒质量8.36 g，70%及45%，低于其他马尾松[13-15]。主要原因可能是母树林林龄过大，生殖能力有所衰退，进而导致花粉不足，授粉不充分，使空粒、瘪粒种子比例增加，降低种子平均千粒质量及生活力。同时在母树球果采集过程中也发现，大部分母树的球果数量较少，本研究采集的30株母树中有1 005#，1 018#球果数量不足20个，此外有1 004#，1 016#因球果脱粒获得的种子数量太少而在萌发实验中剔除。

不同母树之间在球果（，和）及种子性状（种子，和）上均具有极显著差异，表明母树之间存在较强的遗传差异，该母树林具有较强的再选择潜力。从主成分分析及聚类结果来看，参试母树根据球果及种子及母树胸径指标可大致分为5类，考虑到母树已达58年生，超过了其数量成熟龄[16]，母树生长指标（）相对较为次要，种子及球果性状是主要考评指标，因此具有较高种子生活力及较大球果的1，2类母树是土贡种源马尾松良种繁育的首选母树。

考虑到日光曝晒易受阴雨天气的限制，本研究对部分母树球果分别采用了两种脱粒方式（日光曝晒和室内烘箱干燥）。结果表明，40℃烘箱干燥脱粒与日光曝晒获得的种子在千里重和生活力上无显著差异。该结果与其他马尾松球果烘干[17-18]研究结果类似。所以在天气状况不佳、场地有限或需考虑时间因素，完全可用烘干处理获得种子。

基于该母树林林龄较大，繁殖能力日益不足，种子质量下降，且树体高大，极难采种，该母树林的更新换代工作急需开展。将在对母树林结实量及种子质量全面评估基础上，从中挑选优良母树，同时从土贡优良天然及人工林分选择部分优树，嫁接组建新的良种生产群体，并结合树体管理、花粉管理、合理配置等林木良种生产群体管理方法，获得高产、稳产、质优的土贡种源马尾松良种。

[1] 周政贤.中国马尾松[M].北京：中国林业出版社，2000：1－4.

[2] 秦国峰.马尾松地理种源[M].杭州：浙江大学出版社，2003：242－243.

[3] 杨章旗.广西马尾松遗传改良进程及未来发展方向[J].广西林业科学，1994（1）：41－45.

[4] 杨光登.广西马尾松优良种源的现状及其保护发展策略探讨[J].广西林业科学，1995（3）：135－137.

[5] 叶锦培，舒文波，严壮洧，等.桂东地区不同年龄马尾松土贡种源人工林生长量的比较[J].广西林业科学，2012，41（1）：44－47.

[6] 叶锦培，严理，陈梅，等.桂东南地区速生、高抗、高脂土贡松营养元素分配规律研究[J].山西农业科学，2016，44（3）：364－368.

[7] 谢善高，邵锦贤，黄日钊，等.广西天洪岭马尾松优良林分及其子代表现[A].中国林学会林木遗传育种年会[C].1997：38.

[8] 刘延男，严壮洧，严理，等.桂东南马尾松土贡良种大径材人工林生长规律探究[J].山西农业科学，2016（08）：1138－1144.

[9] 叶锦培，严理，陈梅，等.桂东南地区速生，高抗，高脂土贡松营养元素分配规律研究[J].山西农业科学，2016，44（3）：364－368.

[10] 聂永雄，韦勋，张荣，等.“土贡松”母树林种子品质与遗传多样性初步分析[J].陕西林业科技，2016（06）：21－26.

[11] R CORE TEAM.A language and environment for statistical computing[M].R Foundation for Statistical Computing, Vienna,Austria：R Core Team.2017：1291－1793.

[12] 徐进，王章荣，陈亚斌，等.马尾松种子园无性系结实量、种实性状及遗传参数的分析[J].林业科学，2004，40（4）：201－205.

[13] 晋元中，程金年.马尾松种源实生种子园种实性状变异的研究[J].安徽林业科技，2004（3）：7－9.

[14] 徐进，胡集瑞.马尾松种子园无性系种实品质及产量的遗传变异[J].植物资源与环境学报，1998（3）：23－27.

[15] 唐效蓉，李宇珂，曾令文.马尾松种子千粒重配合力及杂种优势分析[J].湖南林业科技，2016，43（5）：34－39.

[16] 刘延男，严壮洧，严理，等.桂东南马尾松土贡良种大径材人工林生长规律探究[J].山西农业科学，2016，44（8）：1138－1144.

[17] 廖宝生.马尾松球果烘干脱粒工艺试验[J].福建林业科技，1998，25（1）：50－53.

[18] 江刘其，王嫩良，何小林，等.马尾松球果烘干取种试验[J].浙江林学院学报，1994，11（2）：214－217.

Cone and Seed Characters of 58-yearin Cangwu

CHEN Mei-xi1，YE Jin-pei2，ZHOU Zi-fu2，ZHANG Rong2，BAI Tian-dao1

（1.Forestry College of Guangxi University, Nanning 530004, China; 2.Cangwu Tianhongling State-owned Forest Farm of Guangxi, Cangwu 543108, China）

Cones were harvested from 58-yearat seed orchard in Cangwu of Guangxi in November of 2016.The measurement was carried out on DBH of harvested 30 mother trees, fresh cone weight, cone length, cone width, thousand seed mass, germination rate and germination energy.The result demonstrated that `mean DBH was 58.87 cm, mean cone mass, length width was 14.09 g, 48.95 mm and 24.11 mm.The average thousand seed mass, germination rate and energy was 8.36 g, 70% and 45% respectively.There was extremely significant difference of cone and seed characters among mother trees.Correlation analysis showed that there was evident positive relation among cone mass, length and width, as well as between germination rate and energy.Principle component and cluster analysis indicated that tested mother trees could be classified into five groups.

; provenance; seed orchard; cone character; seed quality

S722.1

A

1001-3776（2018）05-0015-06

2018-01-26；

2018-05-28

广西梧州市科学研究与技术开发计划（201501020）；广西大学博士科研启动基金（XBZ160142）

陈美熹，硕士在读，从事林木良种选育研究；E-mail：cmx4312@163.com。

叶锦培，高级工程师，从事森林培育学研究；E-mail：18776956049@163.com

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.05.003