木荷無性系種子園子代家系苗期測試與優良家系初選

陳煥偉，李瑩，蔡泉星，湯行昊，范輝華

(1.浙江省龍泉市林業科學研究院，浙江 龍泉 323700;2.福建省林業科學研究院，福建 福州 350012；3.福建省華安西陂國有林場，福建 漳州 363800)

木荷(Schimasuperba)屬山茶科(Theaceae)木荷屬常綠喬木, 廣泛分布于我國南方各省區，為我國東部亞熱帶常綠闊葉林的重要成分之一[1, 2]，不僅是我國生物防火林帶建設的重要樹種和高抗生態防護樹種，也是主要的速生珍貴優質闊葉用材樹種之一[3]。木荷樹干端直、樹冠濃密、萌芽力強、少病蟲害且材質堅韌，結構細致易加工，是良好的家具和工藝加工用材，也是建筑、器材、國防等特種用材樹種和生態、生物防火的主要樹種[4]。長期以來，木荷的良種選育一直是人們關注的問題之一。種子園是林木良種繁育的重要核心，是獲得優良品種和生產群體的重要手段， 通過優樹選擇建立種子園，然后進行子代測定進一步篩選出符合育種目標和要求的優良家系或無性系，最終將其付諸生產實踐，其高水平的遺傳多樣性是獲得遺傳增益的保障。因此，子代測定結果成為后期種子園評價、優良家系評選以及留優去劣的重要參考依據，同時也對探明性狀的遺傳控制機理和預測性狀的改良效果及制定林木育種方案等有重要影響。木荷分布廣泛，種內變異極其豐富[6-10]，這為木荷優良家系和優樹的選擇提供了很好變異基礎[5，6]。

本研究通過對6年生木荷無性系種子園自由授粉家系子代進行測定，通過估算性狀的遺傳參數和了解性狀遺傳變異，篩選出一批優良的木荷速生家系，為木荷遺傳改良策略的制定、開展后向優選以及進一步改善提升種子園種子遺傳品質、營建更高品質的高世代的種子園提供理論依據。

1 試驗地概況

試驗地位于浙江省龍泉市林業科學研究院珍貴樹種繁育苗圃，圃地位于28°01′N，119°05′E，海拔210 m；屬中亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，四季分明，季風明顯，雨水充沛，光熱較優；年平均氣溫17.6 ℃，極端最高氣溫40.7 ℃，極端最低氣溫-8.5 ℃；年平均無霜期263 d，日照1 823.8 h；年平均降雨量為1 645.4 mm。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

苗期測試材料共35份，其中：1份木荷種源商品種(CK)來自福建省建甌市，34個自由授粉家系來自福建省華安西陂國有林場木荷1代無性系種子園，該種子園始建于2011年，無性系配置以隨機或順序錯位排列在同一生產小區，同一無性系分株間距在30 m以上，木荷1代無性系種子園進入正常開花結實期以后，2017年11月初開展種子園單系采種及處理，每家系提供50 g種子參加育苗試驗。

育苗基質采用東北泥炭土∶漚制處理的谷殼∶珍珠巖按70∶15∶15的比例混合，同時添加2.5 kg·cm-3美國APEX長效緩釋肥3 kg·m-3(全氮含量 180 g·kg-1、全鉀含量80 g·kg-1、有效磷含量80 g·kg-1，肥效期270 d)，過孔徑1 cm篩后攪拌均勻，采用無紡布輕基質填裝機制成4.8 cm×10 cm的育苗容器，豎直裝入43 cm×43 cm 的育苗托盤中，于芽苗移栽前整齊擺放到育苗大棚內鋪有園藝地布的苗床上，經噴淋濕透后采用0.3%的高錳酸鉀溶液進行消毒處理。

2018年2月中旬播種培育芽苗，4—5月待芽苗長到1～2片真葉、高度3～5 cm時，將芽苗移入無紡布容器袋中進行培育。在培育2～3個月后，即6月底7月初苗木進入速生期前采用帶分隔蓋的育苗托盤將所育不同處理的苗木按照苗木大小進行分級分盤分隔培育，密度為194.7株·m-2(43 cm×43 cm，36孔)。

2.2 測定方法

從2018年7月上旬按苗木大小進行分級、分盤并分隔培育開始至2018年12月3日，每月進行家系生長節律調查，分別使用卷尺和數顯游標卡尺測定苗高和地徑，同時測定苗木的葉下高(脫葉高度)、葉片總數、最大葉片長和寬。

2.3 統計分析

采用Excel 2007進行數據錄用和統計，SPSS19.0統計軟件進行方差分析和Ducan多重比較，采用origin 19.0繪制圖表。

式中：F為方差分析值。

3 結果與分析

3.1 木荷種子園自由授粉家系苗期性狀方差分析

苗高和地徑是判斷苗木質量好壞的重要指標，對34個參試家系1年生苗木生長性狀進行單因素隨機區組方差分析，結果表明(表1)，種子園自由授粉家系間苗高和地徑存在極顯著性差異(P<0.001)，同時，家系間葉片生長性狀，包括葉下高、葉片總數以及最大葉長和寬均存極顯著性差異(P<0.001)，為木荷種子園自由授粉家系在苗期的優選提供了可能和潛力。

表1 木荷種子園自由授粉家系生長性狀相差分析

3.2 木荷種子園自由授粉家系苗期遺傳變異和遺傳參數估算

對34個木荷種子園自由授粉家系的生長指標進行統計分析可知(表2)，苗高生長最快和最慢的家系分別為B6和28號家系，前者是后者的1.29倍，地徑生長最快和最慢的家系分別為A4和32，前者為后者的1.23倍，葉下高最高和最低的家系分別為建甌商品種和13號家系，前者為后者的2.37倍，葉片總數最大和最小的家系分別為C36和13號家系，前者為后者的1.65倍，最大葉片長和寬最大的家系分別為B5和C4家系，最小的家系分別為23號和34號家系。

表2 木荷種子園自由授粉家系苗期生長性狀

表3 木荷自由授粉家系苗期生長性狀遺傳參數估算

34個1年生木荷種子園自由授粉家系苗高、地徑以及葉生長相關性狀的變異參數分析見表3。所有家系樹高的平均值為35.78 cm，變幅范圍為4.8～59.9 m；地徑的平均值為5.22 cm，變幅范圍2.18～7.65 cm；葉下高平均值為6.24 cm，變幅范圍分別為2～40 cm；葉片總數平均值為15.38片，變幅為1～27片，最大葉片長和寬平均值為12.41 cm和3.02 cm，變幅范圍分別為1.6～18 cm和0.8～4.8 cm。

變異系數可以反映不同家系間各指標的變異情況，變異系數越大，表明變異越大，越有利于優良家系的評價選擇[16, 17]。本研究中，34個木荷半同胞家系苗期不同性狀表型變異系數變化范圍為12.01%～73.40%，其中，表型變異系數最高的是葉下高，達到了73.40%，最低的為最大葉片長，為12.01%。遺傳變異系數能反映由遺傳因素造成的性狀觀測值變異的程度[11]。本研究中，34個1年生木荷家系苗期木荷各性狀的遺傳變異系數變化范圍為3.64%～25.18%，木荷生長各性狀遺傳變異系數約占表型變異系數的27.6%～34.4%。其中，苗高和地徑遺傳變異系數分別為7.06%和4.5%，葉下高的遺傳變異系數相對較大，為25.18%。

遺傳力是林木性狀的重要遺傳參數，是親本某一性狀遺傳給子代的能力，反映不同性狀表型變異中遺傳因素和環境因素作用的大小關系，其值越大則性狀越穩定，受環境作用越小[6, 9]。34個木荷家系1年生苗期生長指標的遺傳力均較高，均超過了0.75，為高遺傳。其中，除最大葉片的寬外，其余生長性狀家系遺傳力均超過了0.80。這表明，木荷家系苗期生長受較強的遺傳控制，各性狀在不同家系內均能穩定遺傳，受環境影響小。

3.3 木荷苗期優良家系初步選擇

以苗高和地徑兩個主要生長性狀指標均大于參試家系總體平均值為標準，以種源商品種為對照，初選出速生優良家系10個(見表4)，入選率為28%，其中：1個優良家系來自福建尤溪(A4)、2個優良家系來自福建順昌(B4、B5)、7個來自福建建甌(C4、C10、C6、B6、C35、C29和C27)，初選優良家系的苗高和地徑均值分別為38.04 cm和5.19 cm，分別超過參試家系平均值的6.33%和3.42%，超過建甌種源商品種(CK)9.47%和13.57%。

參試的34個木荷種子園家系中，平均樹高和地徑分別為35.78 cm和5.02 cm，相較于CK分別增加了2%和11.8%。其中，有19個樹高大于CK，占參試總數的55.8%，同時，34個家系的平均胸徑均大于CK，占參試總數的100%，這一結果表明，通過表型選擇開展木荷選優是有效的，但表型選擇獲得優選家系必須進行子代遺傳測定，才能真正評價選擇效果。

表4 入選木荷家系苗期苗高和地徑

3.4 木荷苗期生長性狀相關性分析

表5 木荷家系生長性狀相關性分析

**.在 0.01 水平(雙側)上顯著相關。*.在 0.05 水平(雙側)上顯著相關。

相關性分析結果表明，苗高與其余生長性狀間均呈極顯著相關性，其中，與地徑的相關系數最高(r=0.421)，其次，地徑與除葉下高外的其余生長性狀均呈極顯著相關性，其中與葉片數的相關系數最高(r=0.456)，葉下高與葉片數間呈極顯著負相關性，同時，葉片數、最大葉片的寬和最大葉片的長三者間呈兩兩極顯著正相關性，其中，最大葉片的長和最大葉片的寬間的相關系數最高，達0.483。說明生長表現優良的家系,葉片寬大、葉片數多, 有利于提高幼苗苗高和地徑的生長量，這可能是由于增加葉片數量和面積有利于光合作用和有機物的積累有關，根據葉片大小和多少即可進行木荷優良家系初選。

3.5 木荷苗期生長節律分析

對苗期綜合生長較好的4個家系(A4、B5、B6和C35)和生長較差的4個家系(17號、28號、A3號和建甌商品種)的苗高和地徑自分盤后的生長動態分析(見圖1)，結果顯示，自分盤后(7月初)，木荷家系苗高和地徑呈現出相對一致的生長規律，即苗高在8—10月時生長相對較快，10月后，木荷苗高生長放緩。而地徑生長有所不同，木荷家系地徑生長量在9—10月達到了一個生長小高峰，10月后，地徑生長減緩，但在11—12月期間，木荷地徑生長仍未停止。

圖1 木荷部分家系苗期生長節律

速生家系(綜合生長較好的家系)其苗高和地徑均在分盤前就已不同程度高于生長較差的家系，其中，分盤后平均苗高最大的家系和最小家系間的差值最高達8.96cm，地徑則相差0.54cm，這表明，木荷家系自初始即已產生生長分化。

4 結論與討論

種質資源的優選是決定林木良種選育工作成效的最為主要因素之一，了解不同育種群體的遺傳變異參數對優良材料的選擇至關重要。1年生木荷自由授粉家系子代樹高和地徑等主要生長性狀方差分析表明，家系間的方差均達極顯著水平(P<0.001)，說明從參試家系中篩選出具更高生產力的優良家系是可行的，但從另一個角度來說，家系個體間性狀方差分析呈極顯著差異，表明此前通過表型選擇獲得的優樹后代分化明顯，表型優良的優樹個體并不意味其一定具有優良的基因型，基因穩定性必須經過后期進一步的遺傳測定和篩選，子代測定可為開展優良種質材料的后向選擇和優化完善育種群體結果提供依據。本研究中，34個木荷種子園子代自由授粉家系1年生苗期生長指標的遺傳力均較高，均超過了0.75，為高遺傳。其中，除最大葉片的寬外，其余生長性狀家系遺傳力均超過了0.80。這表明，木荷家系苗期生長受較強的遺傳控制，遺傳的一致度高，可以穩定遺傳給子代[12]。

早期選擇是縮短育種周期，加快育種進程的一種重要技術手段[13]。本次研究對木荷種子園子代自由授粉家系進行苗期測定與早期選擇，對夯實木荷育種基礎工作，加快完善育種體系建設均具重要意義。在跟蹤監測不同家系的生長動態時發現，盡管不同家系間苗高和地徑生長趨勢基本一致，但在幼苗分盤分隔之前，家系間苗木生長分化已經產生，這表明，自種子萌發開始，木荷不同家系間生長差異已經存在。這也進一步為在苗期進行優良家系的篩選提供一定佐證。無性系種子園參試的34個木荷家系中，平均苗高和地徑分別為35.78 cm和5.02 cm，相較于CK分別增加了2%和11.8%。

苗高和地徑生長量是林木苗期速生性和適應性的重要評價指標[14]，在某種程度上與該家系適應性和速生性成正比[14]，故，本研究以家系苗高和地徑生長量平均值同時大于全部參試家系平均值和當地商品種為篩選標準， A4、B4、B5、C4、C10、C6、B6、C35、C29和C27入選速生優良家系，入選率達28%。其苗高、地徑分別超過了全部參試家系平均值的6.33%和3.42%，超過了建甌本地商品種(CK)9.47%和13.57%。說明采用表型選擇的優樹所建立種子園的種子育苗造林，有望取得一定的改良效果[15, 16]。種子園34個家系地徑生長均大于CK，但僅有19個苗高大于CK，僅占參試總數的55.8%，但還有15個家系樹高生長遜色于CK，但目前僅為1年生的苗期測試，苗木生長尚有不穩定性。將在苗期測試的基礎上，開展區域造林試驗，為現有種子園的建園無性系的去劣疏伐提供充分依據，從而提高種子園的遺傳增益。

苗木生長的穩定性及生長適應性是評價林木家系優劣的重要指標[17]，但本研究中，木荷苗齡僅1年生，早期選擇和評價的準確率和穩定性仍有待于持續的跟蹤和觀測[7]。其次，木荷家系苗木苗期質量與種子質量的相關性也需要進一步研究與論證。本研究開展木荷種子園自由授粉家系設施化輕基質容器育苗，因此排除了氣候等外界條件的干擾，但事實上，多數木荷生長均存在顯著的家系×地點互作效應，即木荷生長受基因和環境的共同影響[2, 18, 19]，因此，在基礎上開展多區域和不同立地條件的木荷家系多點造林試驗則顯得更為重要。