林木遗传育种研究现状及存在问题分析

李丽红 吴金山

摘要：林木遗传育种是利用现代生物工程技术，对林木进行遗传改良或对林木良种进行高效繁育的一门学科。本文主要对国内外林木遗传育种研究现状、存在问题进行综述，其结论可为以后更好地进行林木培育研究提供参考。

关键词：林木遗传育种；现状；问题

林木遗传育种学是利用遗传学的技术，研究林木新品种选育、繁殖理论与方法的学科。世界林木遗传研究仅200多年的历史，到20世纪中期，林木遗传育种体系逐渐成形。发展至今，基础研究与育种实践已经紧密结合，其目的是利用更少的林地，培育质更优、量更大、形更好的林业资源和生态产品，从而减少对天然林的依赖，力求用更少的人工林去生产更多的木材和产品。由于林木生长周期长、林木高大、大多为野生型等特点，因此，优良林木品种的选育越来越受到重视。本文主要对国内外林木遗传育种研究现状、存在问题进行分析，其结论可以更好地为林木培育研究提供参考。

1.1 国外研究现状

早在19世纪，林木遗传育种工作就开始研究。1821年，DeVilmorin开始进行欧洲赤松种源试验，是林木遗传育种研究的开端。1892年，国际林业研究组织联盟成立（IUFRO），简称“国际林联”。林木遗传育种作为下设的第二学部。随着种源实验的深入研究，促进了杂交育种的兴起。20世纪初，Henry进行了杨树、栎树等树种的种间杂交，选育出格式杨。Jaconnetti进行欧美杨杂交选育出著名的I-214杨。1935年，有学者在瑞典发现巨型三倍体欧洲山杨，林木遗传多倍体育种由此展开。自20世纪中期开始，林木遗传育种体系逐渐成型。1950年，国外兴起建立濒危树种自然保护区和种质资源库，并对资源进行评估。为解决重要造林树种资源匮乏问题，各国均大量引种取得成效。

1.2 国内研究现状

相较于国外，我国林木遗传育种起步较晚，研究基础相对薄弱，但近年来，为了保护仅存的林木资源以及长久发展，我国政府先后推出了退耕还林、可持续发展等措施，同时在林业工作者的努力下我国林木遗传育种也取得了一定成效。1945年，时培忠在甘肃天水开展了河北杨与毛白杨等杂交试验，开启了中国林木遗传育种的研究。20年代中期，我国效仿国外建立种子园，其目的是为以种子繁殖为主的重要造林树种供种。1975年国内首次获得杨树花粉培养再生植株，林木倍性育种成为林木遺传育种的重点之一。现如今，我国大部分地区已经顺利完成了森林资源的普查工作，并根据其环境条件，合理地进行了区域划分和分类保护，同时珍贵的林区还建立了专门的保护区。我国从林木的基因层面入手，比如太空诱变育种和转基因育种等，这不仅是林木育种方法上的极大创新，更丰富了我国的树种资源。

2.1 提高木材的成材速率

林木遗传育种随着蒸汽机时代的到来，欧洲工业国木材需求剧增，人类开始对林木遗传育种进行深入研究。林木遗传技术提高树木对于氮的转化率，从而促进植物生长。

2.2 提高树木抗逆性

不同树种对环境的要求也不同，生态环境的恶化导致急需对不同恶化环境耐受性强（耐寒耐热、耐干旱、耐盐碱等）的树种。通过林木遗传育种技术，选用优良品种，提高树种耐受性，使其能够在恶劣自然的环境中生长。

2.3 病虫害防治工作

通过现代遗传学技术，使植物体携带对食叶昆虫有害而对其无害的病毒，当食叶昆虫啃食枝叶，病毒随之进入到昆虫体内，从而使其死亡。杨树目前是我国防风固沙、绿化以及用材的重要树种，但杨树的病虫害种类繁多，所以，杨树病虫害防治是目前林木遗传育种工作者的重要任务之一。

2.4 性状改良

林木遗传育种技术将树木性状按照人类的需求方向改良，以获得经济效益好、林木果期短，产量高等品种。

2.5 修复生态环境

林木改造，使其能具备吸收或储存重金属及污染物，同时对其有着较强的适应性和抗逆性，将其种植在对应污染物的地区，能够起到修复生态环境的作用。

2.6 缩短林木产果期

遗传育种能极大缩短部分果树的产果期，提高优良果树品种的选育时间以及提高经济效益。

首先，目前林木遗传育种研究已不仅满足于数量，而是数量与质量并存。现今单一的优良品质已经难以满足社会需求，急需培育多方向的有利基因，这就对于研究工作提出了更高的要求。其次，全球气候变暖、生态环境恶化，在盐碱、干旱地区等恶劣环境下，更需要通过遗传育种技术，选育大量种植适应性强、耐受度好的林木品种。杨树是我国目前防风固沙的优良树种，但环境恶劣加剧使部分地区杨树林出现退化，改造退化杨树防风固沙林也是所需攻克难关之一。最后，林木遗传育种研究已有两百余年的历史，一些林木品种已出现老化，急需进行更新换代，提供经济效益高、生长性好、符合市场需求的树种，这也成为了目前林业遗传育种工作所需面对的另一重大挑战。

4.1 林木育种的统筹规划

林木育种要有科学合理的规划，针对不同的林木种类选用最适合的方案。林木的重要特点是林业周期长、杂合程度高、林木高大，所以导致了林木育种的发展极为缓慢。如果采用先进的生物技术，将能解决林木发展过程中的许多问题。例如遗传标记、基因工程等现代生物学技术在林木育种工作过程中，现都已得到广泛应用。

4.2 太空诱变育种

随着人类航天技术的发展，人们发现在太空中的宇宙射线较强，能够使作物更大频率的产生染色体变异。根据这一原理，太空诱变育种这一新颖的林木育种技术也得到了快速的发展。虽然太空诱变育种的成本很高，但其具有很多方法都没有的巨大优势，人们在无重力空间内对作物进行处理，可高效省时地实现新特性、新品种植物的发现和培育。不过现在的太空诱变育种的技术还不够成熟，对变异方向的控制还不够完善，但随着科技的发展，这一技术定会取得巨大进展。

4.3 林木种质的管理和保护

对稀有或者珍贵林木种质资源开发与保护，对保护林木种质基因资源的多样性具有重要意义，可避免大量野生植物基因消失。

4.4 多形状综合改良

多性状综合改良存在的主要问题是缺少方便、简单、准确的选择指数计算方法，尤其对各性状权重的计算方法缺少研究。分子标记技术的发展为开展标记辅助选择提供了广阔的应用前景，通过寻求分子标记和目的性状间的相关性，实现对多个重要经济性状的间接选择，缩短选育周期、提高选择效率。

4.5 多世代育种

林木多世代育种的关键是维持育种项目的遗传基础，保持育种群体基因多样性。育种周期长短直接影响育种项目的经济效益，开展多世代育种，缩短选育周期能加快育种进程，明显提高改良成效。近亲繁殖及基因多样性对群体的长期遗传变异力、对适应未来气候和环境变化的能力以及对其他生物学特性，如抗病虫能力等起重要作用。

4.6 分析手段

生物信息学技术现已在分子遗传及基因工程中广泛应用，为基因的结构及功能分析起了重要推动作用。生物信息学技术的开发与应用是建立在计算机分析技术基础上。因此，研究开发功能强大、使用简单、性能齐全与遗传育种或基因工程相关方向的计算机软件（主要用于数据模拟、集成、分析、优化和信息共享），对林木良种选育工作的开发与发展具有深远影响。

我国虽然在林木育种研究历程中已经取得了许多突破和进步，但目前林木育种发展仍蕴含许多机遇与挑战，同时存在很多缺陷和问题，这就需要广大林业工作者改进育种方法，积累育种材料，引进先进的科学技术，充分克服林木育种中出现的难题。

作者简介：李丽红（1980-），女，助理工程师。主要从事林业规划设计方面的工作。

*通讯作者：吴金山（1984-），男，副教授。主要从事林木培育方面的研究。