紅皮云杉優(yōu)良家系選擇方法的研究*

王福德 翁海龍 周顯昌

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

紅皮云杉優(yōu)良家系選擇方法的研究*

王福德 翁海龍 周顯昌**

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

2011年對(duì)2003年建立的3塊紅皮云杉子代測(cè)定林，共60個(gè)家系的樹(shù)高、胸徑和材積量等生長(zhǎng)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)其遺傳變異規(guī)律進(jìn)行分析的結(jié)果顯示：生長(zhǎng)量性狀在紅皮云杉家系間存在顯著差異，胸徑、樹(shù)高、材積的家系遺傳力高于單株遺傳力，優(yōu)良單株選擇應(yīng)以家系選擇為基礎(chǔ)。采用2種方法進(jìn)行優(yōu)良家系選擇時(shí)，聚類(lèi)法共選出優(yōu)良家系37個(gè)，多重比較選出優(yōu)良家系20個(gè)。

紅皮云杉；家系；遺傳變異

紅皮云杉(Picea koraiensis)主要分布在小興安嶺、長(zhǎng)白山林區(qū)，常與紅松、魚(yú)鱗云杉、長(zhǎng)白魚(yú)鱗云杉、臭冷杉、落葉松、白樺、紫椴、色木、水曲柳等混生成林,很少組成純林。目前，紅皮云杉改良工作進(jìn)程不僅大大落后于世界同類(lèi)樹(shù)種水平，也比國(guó)內(nèi)其他樹(shù)種(如紅松、落葉松、樟子松等)落后很多，嚴(yán)重妨礙了紅皮云杉人工林經(jīng)營(yíng)效益的提高。因此，對(duì)紅皮云杉進(jìn)行良種選育，并根據(jù)工業(yè)用材的特點(diǎn)進(jìn)行定向培育已迫在眉睫。

1 材料與方法

1.1 研究材料

1999年5 月初，在黑龍江省林口縣青山林場(chǎng)苗圃進(jìn)行紅皮云杉子代測(cè)定育苗，苗期4年(留床2年，換床2年)，共60個(gè)家系，分別來(lái)自金山屯(J)、穆棱(M)、烏伊嶺(W)3個(gè)優(yōu)良種源區(qū)。2003年5月在林口縣青山林場(chǎng)營(yíng)建子代測(cè)定林，分為3個(gè)試驗(yàn)組，其中每個(gè)試驗(yàn)組20個(gè)家系和1個(gè)對(duì)照(當(dāng)?shù)厣a(chǎn)苗)，計(jì)21個(gè)處理。每個(gè)試驗(yàn)組4次重復(fù)，采用錯(cuò)位排列法進(jìn)行造林，每個(gè)小區(qū)18株，株行距2 m×2 m。2011年10月底，苗木停止生長(zhǎng)后對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行樹(shù)高、胸徑生長(zhǎng)量調(diào)查，并計(jì)算材積。由于第1試驗(yàn)組缺失1個(gè)家系，故只統(tǒng)計(jì)了20個(gè)處理。

1.2 研究方法

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各試驗(yàn)林中各家系的保存率不同，保存率最高的家系為100%，最低的為28%。由于獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)不平衡，因此采用不平衡數(shù)據(jù)條件下方差分析方法計(jì)算遺傳力和遺傳變異系數(shù)[2]，其數(shù)量性狀線(xiàn)性模型為

式中，yijk為第i個(gè)區(qū)組第j個(gè)家系第k個(gè)單株的數(shù)量性狀值；μ為總體均值；Bi為第i個(gè)區(qū)組的固定效應(yīng)，i=1,2,……,b;Fj為第j個(gè)家系的隨機(jī)效應(yīng)，j=1,2,……,f;BFij為第i個(gè)區(qū)組第j個(gè)家系的隨機(jī)效應(yīng);eijk為第i個(gè)區(qū)組第j個(gè)家系第k個(gè)單株的隨機(jī)誤差，k=1,2,……nij[3]。

數(shù)據(jù)采用spss22和halfsibss軟件[4]進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)量性狀的遺傳變異分析

3個(gè)性狀在家系間存在顯著差異，其中變異幅度最大的為材積，其遺傳變異系數(shù)為0.677 5(表1)，故在優(yōu)良家系選擇時(shí)以材積為主要參考指標(biāo)。此外，由于3個(gè)性狀的家系遺傳力大于單株遺傳力，因此優(yōu)先考慮將優(yōu)良家系中的優(yōu)良單株選為二代優(yōu)樹(shù)。

表1 方差分量估計(jì)

2.2 優(yōu)良家系的選擇方法

2.2.1 按均值聚類(lèi)選擇

由于供試家系的樹(shù)齡較小，為便于今后開(kāi)展復(fù)選，需獲得最大入選率，因此采用k均值聚類(lèi)法進(jìn)行優(yōu)良家系的選擇。聚類(lèi)選擇結(jié)果（表2、表3）表明，第1試驗(yàn)組入選10個(gè)優(yōu)良家系，分別為：W410、M501、J068、J066、M9502、J079、M543、M528、M535、J058；入選組材積平均高出淘汰組52%，最優(yōu)的W410超出最差的W011達(dá)138%。第2試驗(yàn)組入選13個(gè)優(yōu)良家系，分別為：W034、J074、J097、M507、W006、J076、J080、W980、M546、W007、W009、W030、W008；入選組材積平均高出淘汰組77.3%，最優(yōu)的W034超出最差的CK達(dá)259%。第3試驗(yàn)組入選14個(gè)優(yōu)良家系，分別為：M030、W010、M531、J075、J085、J082、M505、W039、M040、W045、W019、J094、W037、M028；入選組材積平均高出淘汰組103%，最優(yōu)的M030超出最差的CK達(dá)691%。

2.2.2 按多重比較選擇

多重比較方法具有較大的選擇強(qiáng)度，是家系選擇的常規(guī)方法[6-7]。多重比較結(jié)果（表4）表明，3個(gè)試驗(yàn)組中所有參試家系都優(yōu)于對(duì)照，其中第1組家系間差異最小，第2組差異最大，第3組中優(yōu)良家系與對(duì)照的差異顯著性最高。按多重比較結(jié)果選擇的優(yōu)良家系有20個(gè)，即第1組的W410；第2組的W034、J074、J097、M507、W006、J076、J080、W980、M546、W007；第3組的M030、W010、M531、J075、J085、J082、M505、W039、M040。

通過(guò)以上試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按聚類(lèi)法選出37個(gè)優(yōu)良家系；按多重比較選擇出20個(gè)優(yōu)良家系，且全部包含于聚類(lèi)法選擇的結(jié)果中，說(shuō)明聚類(lèi)法獲得了更大的入選率，能夠?yàn)榻窈髢?yōu)良家系的復(fù)選保存更多材料。

2聚類(lèi)分析

表3 聚類(lèi)結(jié)果

表4 各試驗(yàn)組多重比較結(jié)果

3 結(jié)論與討論

3.1 對(duì)紅皮云杉子代測(cè)定林家系生長(zhǎng)量性狀的遺傳變異分析發(fā)現(xiàn)，12年生紅皮云杉家系間存在生長(zhǎng)量性狀的顯著差異，雖然因樹(shù)齡原因?qū)е虏姆e量較小，但仍表現(xiàn)較大的變異幅度，因此可以材積量為主要指標(biāo)選擇優(yōu)良家系。

3.2 由于該測(cè)定林樹(shù)齡較小，仍需要多年跟蹤測(cè)定，采用聚類(lèi)方法可獲取最大入選率，更有利于保證后續(xù)測(cè)定。

［1］張含國(guó).紅皮云杉遺傳多樣性的研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2000.

［2］王德源，童春發(fā).林木多地點(diǎn)半同胞子代測(cè)定遺傳分析R語(yǔ)言程序包及其應(yīng)用［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,39(5): 45-51.

［3］王德源.林木半同胞子代測(cè)定遺傳模型統(tǒng)計(jì)分析及軟件開(kāi)發(fā)［D］.南京：南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2015.

［4］童春發(fā)，衛(wèi)巍.林木半同胞子代測(cè)定遺傳模型分析［J］.林業(yè)科學(xué),2010,46(1):30-35.

［5］鄒智瀅.香樟不同家系生長(zhǎng)特性與初步選擇的研究［D］.福州：福建農(nóng)林大學(xué),2016.

［6］翁海龍，陳宏偉，段安安.國(guó)內(nèi)主要針葉樹(shù)種優(yōu)樹(shù)選擇技術(shù)研究進(jìn)展［J］.福建林業(yè)科技,2007(3):250-254.

［7］施曉文，王會(huì)仁，楊立學(xué).嫩江云杉扦插繁殖技術(shù)［J］.森林工程，2014,30(4):54-56.

第1作者簡(jiǎn)介：王福德（1979-），男，副研究員，主要從事林木遺傳育種研究工作。

（責(zé)任編輯：王岳）

S 722.3+3,S 791.182

A

1001-9499（2017）01-0030-02

2016-11-22

*“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃課題研究項(xiàng)目“寒溫帶落葉松、云杉育種技術(shù)研究”(2012BAD01B0102)資助