中国枫香×北美枫香杂交子代生长表现及初步评价

王玉娟，罗成凤，幸伟年，李 进，占志勇，何小三

（1.江西省林业科学院，江西 南昌 330013；2.江西省林业资源监测中心，江西 南昌 330046）

枫香（Liquidambar formosana）系金缕梅科（Hamamelidaceae）枫香属（Liquidambar）植物，为高大落叶乔木，适生于我国长江流域，具有速生、抗风、耐水湿等优点，是一种优良的抗逆树种选育材料，同时兼具观赏、药用、材用和生态等价值，广泛应用于迹地更新、城乡绿化、林地生态修复等方面[1-4]。目前，枫香育种研究多集中在优良家系、单株、地理种源等方面[5-8]。随着育种技术的发展，体细胞胚胎发生技术（Somatic embryogenesis，简称体胚发生技术）使得枫香杂交育种进程大为缩短[9]，为新种质创制提供了新的发展方向。本文以中国枫香和北美枫香为亲本，通过体胚发生技术获得杂交子代，跟踪观测其生长表现，为枫香的良种选育奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

2019年以中国枫香为父本、北美枫香为母本进行杂交，获得未成熟胚性材料50份，并进行愈伤组织扩增。随后将获得的胚性愈伤组织成熟培养后获得体胚为研究对象，将其转移至生根培养基中进行生根培养，观察记录其根系生长情况，待其长出根系并出现3～4片真叶后移栽至江西省林业科学院苗圃中。最终获得杂交新种质14份，分别将其编号为1#、2#、3#、4#、6#、10#、12#、13#、20#、21#、22#、30#、50#、54#，共获得体胚苗384株。

1.2 方法

每隔7 d观察记录体胚在不同生根培养基（M1:基本培养基MS+1.0 mg·L-1GA3+1.0 mg·L-16-BA+0.2 mg·L-1IBA；M2：1/2MS+2.0 mg·L-1IBA+1.0 mg·L-1GA3；M3：MS+蔗糖30 g·L-1+3%植物凝胶，pH5.6～5.7）中的根系生长状况直至其出现1片真叶；于2020年和2021年的12月初随机抽取30株中国枫香、北美枫香、新种质体胚苗调查其苗高、地径，并重复3次，取其均值作为最终的调查数据。

1.3 数据分析

数据分析采用Excel和SPASS 19.0软件进行。

2 结果分析

2.1 不同生根培养基对体胚生根的影响

通过比较3种不同生根培养基的体胚生根情况，发现M3培养基对体胚的诱导生根效果最好，培养到12 d时开始生根，平均生根数量达5.8条，最大根长达到3.46 cm，平均生根率达到72.48%，各指标均是3种培养基中表现最优的，可作为枫香体胚的生根培养基使用。同时方差分析结果显示，3种培养基的平均生根率在0.05水平上存在显著差异。

表1 不同生根培养基诱导体胚生根情况Tab.1 The performance of rooting reduce by different root media of body embryo

2.2 不同杂交种质体胚苗的生长表现

通过连续2年对14份杂交种质的体胚苗进行苗高、地径生长情况的调查可发现（表2），不同杂交种质的体胚苗苗高、地径均表现出较大差异。

2020年调查结果显示，父本苗高、地径分别为81.83 cm、15.07 mm；母本的苗高、地径则分别达到90.33 cm、17.13 mm。14份杂交种质体胚苗的苗高、地径表现均弱于其父本和母本。其中苗高生长表现最为良好的是30#杂交种质，达到92.50 cm；表现最差的则是20#杂交种质，仅为32.45 cm。地径生长表现最为良好的是1#杂交种质，为13.06 mm；表现最差的是20#杂交种质，仅为6.37 mm。

2021年调查结果显示，父本苗高143.20 cm、地径22.77 mm；母本苗高149.35 cm、地径26.40 mm。14份杂交种质中，苗高生长表现由于其父本、母本的有3份，分别为1#（166.77 cm）、2#（155.75 cm）、30#（174.43 cm）；12#杂交种质的苗高优于父本却弱于母本，其苗高达到143.43 cm；剩下的杂交种质苗高生长差于父、母本。14份杂交种质的地径生长表现均差于父、母本。

2.3 不同杂交种质体胚苗的年均生长表现

进一步分析不同杂交种质体胚苗与亲本的苗高、地径的年均生长量（表3）。结果发现父本的苗高、地径年均生长量分别为61.37 cm、7.70 mm；母本的年均苗高、地径生长量分别为59.02 cm、9.27 mm。以父本作为对照，则14份杂交新种质中，苗高、地径年均生长量表现较好有10份，占比71.43%；以母本作为对照，则年均生长表现较好的有8份，占比57.14%。

2#、4#、10#、12#、13#、20#、30#及54#杂交种质的体胚苗年均苗高及地径的生长表现均优于父、母本。该8份杂交种质体胚苗的年均苗高、地径生长量较父本分别高0.85%～59.36%、23.12%～75.58%；较母本分别高4.86%～65.71%、2.27%～45.85%。其中20#杂交种质体胚苗的苗高年均生长量为97.80 cm，较父本表现高59.36%、较母本高65.71%；其地径年均生长量较父本高60.65%、较母本高33.44%。

2.4 优良杂交种质及优良单株的初步评选

以杂交种质体胚苗苗高年均生长量增幅较父本、母本均＞20%、地径年均生长量较父本、母本均＞10%为条件，初步筛选出优良杂交种质分别为4#、20#、30#及54#。于2021年12月初对以上4个杂交种质共148株体胚苗的苗高、地径进行调查分析，取其均值138.27 cm、22.77 mm作为参照，以苗高、地径分别高于均值的20%、10%作为入选优良单株的基本条件，同时要求叶色以黄色、红色、深紫色为主，最终筛选获得优良单株37株（表4）。优良单株的平均苗高和地径分别达到183.17 cm、28.37 mm，叶色以黄色、红色及深紫色为主。

表2 不同杂交种质体胚苗的生长表现Tab.2 The growth performances of body embryo seeding in the different hybrids

表3 不同杂交种质的年均生长表现Tab.3 Annual annual growth performance of different hybrid species

3 结论与讨论

体细胞胚胎发生技术具有繁殖系数高、遗传稳定性好、生产周期短、便于规模化生产等优点，是植物良种规模化繁殖的有效手段之一，在提高森林生产力、可持续性和林产品一致性方面发挥重要作用[10]，受多种内因和外因的影响，如材料、培养基、生长调节剂及培养条件等[11]。在前期获得杂交枫香体胚的基础上通过诱导生根最终获得了14份杂交枫香种质。在诱导生根试验中，本文对比了杂交种质在不同生根培养基中的生根表现，结果显示M3培养基（基本培养基MS+蔗糖30 g·L-1+3%植物凝胶，pH5.6～5.7）的平均生根率达到72.48%，表现最佳，为杂交枫香体胚苗的繁育奠定了基础。

表4 优良单株初步评选Tab.4 Preliminary selection of excellent single plants

枫香为高大落叶乔木，生长快，适应性广，是南方森林中重要的阔叶树种，也是一种很好的生态先锋树种；对重金属铅具有一定的耐受能力、富集和转移能力，可用于重金属污染较为严重的地区进行土壤修复[12]。枫香在我国分布跨越4个气候带，地理隔离导致中国枫香具有丰富的遗传多样性[13]，而北美枫香原产北美地区，分布于墨西哥以及北美南部、中美洲的高海拔地区[14]，具有秋叶红艳美丽、干形通直、材质坚硬的特点[15]，本文以中国枫香与北美枫香进行杂交创制新种质，不仅可以进一步丰富我国枫香的遗传多样性，还可以为后续枫香新品种选育提供一定的理论基础。

本文研究结果表明，14个杂交种质的枫香体胚苗在第1年观测中，仅有30#的苗高表现优于亲本，其余各种质体胚苗均弱于亲本；在第2年的观测结果中仅有3个杂交种质（占比21.4%）的苗高表现优于亲本，且各杂交种质间的苗高、地径生长表现出较大差异，说明其变异范围较大，但整体表现与中国枫香、北美枫香差距较大。进一步分析比较杂交种质体胚苗与亲本的年均生长量，发现年均生长量优于父本的杂交枫香种质有10份，占比71.43%；优于母本的有8份，占比57.14%。其中二者共有的杂交枫香种质为8份，该8份杂交种质体胚苗的年均苗高、地径生长量较父本分别高0.85%～59.36%、23.12%～75.58%；较母本分别高4.86%～65.71%、2.27%～45.85%。其中20#杂交种质体胚苗的苗高年均生长量为97.80 cm，较父本表现高59.36%、较母本高65.71%；其地径年均生长量较父本高60.65%、较母本高33.44%。在以上8份生长表现较好的杂交枫香种质中设定以苗高、地径年均生长量均分别高于其亲本苗高年均生长量20%、地径年均生长量10%为基本选择条件，初步评选出了4个优良的杂交枫香种质，分别是4#、20#、30#及54#，其平均苗高、地径达到138.27 cm、22.77 mm，并初步评选出优良单株37株，优株平均苗高和地径分别达到183.17 cm、28.37 mm，叶色以黄色、红色及深紫色为主。