基于FAI-BLUP多性狀選擇指數的耐低氮楊樹品種篩選

摘要：[目的]探析低氮脅迫下楊樹無性系苗期性狀適應性，篩選耐低氮能力強的品種。[方法]以87個楊樹無性系為試驗材料，利用溫室盆栽方法，在低氮脅迫（LN）和正常供氮（NN）處理條件下，測定生長、葉片形態和葉綠素熒光參數3組性狀，基于混合線性模型的最佳無偏預測（BLUP），分析遺傳變異并估算遺傳參數和育種值，利用FAI-BLUP多性狀指數，綜合評價供試無性系適應性。[結果]所有性狀在不同供氨水平間和無性系間均有極顯著差異，變異系數為18.9％～40.60％（LN）和15.7％～35.6％（NN）。不同供氨水平下每組性狀內性狀間相關性特征一致，生長和葉片形態各性狀在供氨水平與無性系間互作作用達到極顯著水平，適合作為耐低氮性篩選指標，利用其BLUP育種值，獲得FAI-BLUP多性狀指數，對各無性系排序，以20％選擇強度篩選出了一批優良無性系，其生長和葉片形態育種值遺傳增益分別為14.10％～21.5％和5.56％～12.9％，在低氮脅迫下具有較強適應性。[結論]在低氮脅追下楊樹無性系苗期生長、葉片形態和葉綠素熒光參數均受到顯著抑制，不同供氨水平間和無性系間各性狀變異豐富，生長和葉片形態在供氮水平與無性系間互作作用存在極顯著差異，利用其FAI-BLUP多性狀指數綜合評價并篩選出了13個優良無性系，耐低氮適應性和穩定性強，可用于耐低氮楊樹品種選育。

關鍵詞：楊樹；低氮脅迫；育種值；FAI-BLUP；多性狀選擇

中圖分類號：S722.3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2025）01-0061-12

楊樹（Populus L.）是我國重要的造林樹種之一，具有生長快、產量高、成材早和造林成本低等特點，被廣泛應用于工業用材林和生態防護林建設。我國楊樹主要栽培區氣候和生態環境多樣，長期育種中仍然迫切需要選育速生優質、適應性廣和抗逆性強的優良新品種，將低投入與高產出結合（水肥投入少）的高資源利用作為無性系評價選擇的重要目標性狀之一。氮（N）是限制楊樹生長最主要的營養元素，施氮可以改善葉片性狀（例如數量、表面積以及C和N代謝），提高成熟葉片光合速率，從而直接影響楊樹生長和木材品質，是提高人工林生產力的重要途徑之一，但過量的氮肥會導致葉片大量和微量營養元素的失衡，并對楊樹生長產生毒性作用，不僅會造成管理成本的大幅增加，還會引起一系列的環境問題。因此，選育耐低氮的資源節約型楊樹新品種，有利于提高林分生產力、擴大栽植面積、減少營林成本和環境污染。

楊樹對氮的響應表現出廣泛的表型可塑性，體現在氮利用性狀的種間、種內種源間、家系間和無性系間的變異上，這種變異可能是由于氮的吸收或同化模式的差異，而這些差異被認為是環境和基因型的作用。耐低氮性鑒定是耐低氮育種工作的一個重要環節，選擇適宜的評價指標對于得到理想的耐低氮品質至關重要，這些指標應該涵蓋植物在低氮條件下的生長狀況、產量、品質等多個方面，以便更全面地評估植物的耐低氮能力。目前，已有研究篩選出了許多可用于楊樹耐低氮性鑒定的指標，例如生長量、根系結構、葉片性狀尤其是與生物量密切相關的葉面積、光合生理、葉綠素含量、氮積累量等。楊樹耐低氮性是一個極其復雜的綜合性狀，傳統的耐低氮性評價方法主要依賴于單一的評價指標，例如氮利用效率和氮耐受性，而任何單一指標都無法全面準確地反映楊樹對低氮脅迫的響應，因此已有研究利用綜合評價指標以克服單一評價指標的不足，主要采用主成分分析、模糊數學隸屬函數等方法。