廣西引種傘房屬三種桉樹的生長和抗病性早期選擇

李昌榮，鄭永鄧，郭東強，覃開鋒，陳升侃，李 娟，唐慶蘭，吳秦展

(1.廣西壯族自治區林業科學研究院，國家林業和草原局中南速生材繁育實驗室，廣西優良用材林資源培育重點實驗室，廣西 南寧 530002；2.廣西壯族自治區國有三門江林場，廣西 柳州 545006；3.廣西壯族自治區國有大桂山林場，廣西 賀州 542899)

桉樹是桃金娘科(Myrtaceae)杯果木屬(AngophoraCav.)、傘房屬(CorymbiaK.D.Hill &L.A.S.Johnson)和桉樹屬(EucalyptusL’Herit.)樹種的統稱[1]。傘房屬包含一些優質鋸材樹種和亞種，如斑皮桉(Corymbia maculataHook.)、大葉斑 皮 桉(Corymbia henryiS.T.Blake)、檸 檬桉(Corymbia citriodora(Hook.) K.D.Hill &L.A.S.Johnson)和斑皮檸檬桉(Corymbia citriodoraHook.subsp.variegateF.Muell)[2]，這幾個樹種是澳大利亞有名的硬木樹種[3-5]，其木材可用作造紙、原木和鋸材等，大徑級原木更是優良的造船材，是澳大利亞東部地區主要的商業木材來源[6]。

目前，已開展一些傘房屬樹種的育種改良研究。澳大利亞較早研究了不同自然環境下斑皮檸檬桉和檸檬桉的生長潛力，選育出了抗病能力強、速生的雜種子代和無性系[3,7-10]；巴西[11]和南非[12]等國家已經成功引種傘房屬樹種。我國引種最早的傘房屬樹種是檸檬桉，早期僅作為行道樹，后來進行了斑皮桉種源試驗[13]。2000年華南農業大學開展了系統的傘房屬引種試驗，在廣東4個點建立試驗林，早期適應性研究表明，不同樹種間和同一樹種不同地點間差異極顯著，初步篩選出平均單株材積高于對照的種源和家系[14-16]。國內早期引種未有病害的相關報道，但近年發現傘房屬一些樹種易受彼特氏桉座孢(Quambalaria pitereka)引起的頂梢與白葉枯萎病危害[17]，病害主要癥狀為頂端和枝條尖梢嫩葉與新芽出現白斑，感病部位逐漸白化、枯萎[17-19]，甚至全株死亡[20]。本課題組在國家林業局“948”項目支持下，系統引種了傘房屬3個樹種，試驗林中發生了較嚴重的頂梢與白葉枯萎病[17]，對傘房屬樹種的推廣應用有不良影響，這使得對傘房屬樹種的抗病種質篩選成了必要之舉。

本文基于廣西引種的傘房屬3個樹種生長和病害調查數據，分析樹種、種源和家系間的差異，初步篩選抗病樹種、種源和家系，為種質資源改良利用提供材料保障。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗點位于廣西壯族自治區國有三門江林場江口分場(109°30′ E，24°30′ N)，海拔132 m，屬南亞熱帶與中熱帶交替過度氣候帶，年平均氣溫20.5 ℃，年平均降水量1 490 mm，土壤以紅壤為主。

1.2 試驗材料

參試材料為傘房屬3個樹種，包括斑皮桉、大葉斑皮桉和檸檬桉2個亞種(檸檬桉和斑皮檸檬桉)，共23個種源209個家系(表1，斑皮桉種批20772的家系58無苗，未參試)，材料來源于澳大利亞林木種子中心(堪培拉)。試驗設計為隨機完全區組，4株小區，8次重復，株行距為2 m×3 m，2015年4月造林。

表1 參試樹種/種批/家系的起源Table 1 Origin information of species,seedlots and families

1.3 性狀調查

造林后第2個月發現病害，第3個月進行每株調查。用測桿測量每株樹高，精確到0.1 m。參照有關桉樹病害研究[17]，調查每株樹的病害情況，受害程度分為0、1、2、3共4級。0級：無病害；1級：受害程度30%以下；2級：受害程度30%～60%；3級：受害程度60%以上。

1.4 數據處理

保存率=保存植株數/調查總株數×100%。

參考病害相關研究[21-22]，計算抗病指數(表2)。

表2 抗病指數對應的抗病水平Table 2 The grade of resistance level

抗病指數=1-∑(各級病株數×發病級別數)/(總株數×最高發病級別數)。

樹種間方差分析的線性模型為：

樹種內方差分析的線性模型為：

式中：Yijk為觀察值，μ為總體平均值，Pi(j)為樹種內種源隨機效應，Tj為樹種隨機效應，Rk為重復的固定效應；Eijk為隨機誤差；Fi(j)為種源內家系隨機效應；Pj為種源隨機效應。方差分析利用小區平均值，采用SAS/STAT?8.1 (SAS Institute Inc.,Cary,NC,USA)完成 GLM過程。

性狀間存在的顯著差異，利用Duncan法對各樹種、種源、家系的樹高、保存率、抗病指數進行多重比較。

本文采用獨立淘汰法[21]，以抗病指數在0.6以上、保存率在75%以上、樹高大于總體平均值為標準進行種源和家系的選擇。

表型變異系數(PCV)和遺傳變異系數(GCV)計算公式：

式中：r為家系間的相關系數。

式中：h2為性狀的遺傳力，S為選擇差(入選各抗病種源/家系性狀平均值與參試種源/家系平均值的差值)，為參試種源/家系平均值[23]。

2 結果分析

2.1 方差分析

對樹種、種源、家系的樹高、保存率、抗病指數進行方差分析，由表3可知：斑皮桉、大葉斑皮桉、檸檬桉、斑皮檸檬桉的樹高、保存率、抗病指數在種間差異極顯著(P＜0.001)；斑皮桉的樹高、保存率、抗病指數在種源間差異不顯著，樹高、保存率在家系間差異極顯著(P＜0.01)，抗病指數在家系間差異不顯著；大葉斑皮桉的樹高、保存率、抗病指數在種源間差異不顯著，樹高、保存率、抗病指數在家系間差異極顯著(P＜0.001)；檸檬桉僅有抗病指數在種源間和家系間差異極顯著(P＜0.01)；斑皮檸檬桉的各性狀在種源間和家系間差異顯著性表現一致，樹高、抗病指數差異極顯著(P＜0.001)，保存率差異不顯著。性狀的差異性為樹種、種源、家系選擇提供了重要基礎。

表3 樹高、保存率、抗病指數方差分析Table 3 Variance analysis of height,survival and resistance disease indiex

2.2 遺傳變異分析

斑皮桉、大葉斑皮桉、檸檬桉、斑皮檸檬桉的樹高、保存率、抗病指數變異參數見表4。各性狀表型變異系數變化范圍為16.43%～119.65%，遺傳變異系數變化范圍為5.77%～72.23%；表型變異系數均大于遺傳變異系數，樹高和抗病指數變異系數大于保存率變異系數；斑皮桉的樹高和抗病指數變異系數最大，表型變異系數分別為104.18、119.65和遺傳變異系數分別為71.19、72.23，其次是大葉斑皮桉，變異較小的是檸檬桉。樹高、保存率、抗病指數狹義遺傳力變化范圍分別為0.25～0.43、0.08～0.13、0.14～0.37，種源重復力變化范圍分別為0.16～0.37、0.05～0.15、0.26～0.34，保存率的遺傳力較小，為弱遺傳控制，樹高和抗病指數遺傳力相近，為弱至中等強度遺傳控制。

表4 不同樹種樹高、保存率、抗病指數變異參數Table 4 Variation parameters of height,survival and resistance disease indiex of different species

2.3 生長、抗病指數及早期選擇

斑皮桉、大葉斑皮桉和檸檬桉(2個亞種)共23個種源的樹高、保存率和抗病指數平均值見表5，由于家系數量較多(209個)，限于篇幅，只列出抗病家系的樹高、保存率和抗病指數平均值(表6)。

從表5可知：檸檬桉平均樹高、保存率、抗病指數分別為2.4 m、90.6%、0.71，斑皮桉平均樹高、保存率、抗病指數分別為0.5 m、90.1%、0.15，大葉斑皮桉平均樹高、保存率、抗病指數分別為0.7 m、73.4%、0.33，斑皮檸檬桉平均樹高、保存率、抗病指數分別為1.9 m、85.3%、0.55，4個樹種(亞種)的生長、保存率和抗病指數存在差異，檸檬桉生長最快，保存率最高，最抗病，樹高和抗病指數顯著高于其余3個樹種，其次是斑皮檸檬桉，最易感病的是斑皮桉和大葉斑皮桉。檸檬桉和斑皮檸檬桉內部種源生長、保存率和抗病指數差異較大，而斑皮桉和大葉斑皮桉種源間差異較小；檸檬桉種源20014最抗病，抗病指數為0.90，顯著高于其余2個種源，屬高抗種源(表2)；斑皮檸檬 桉 種 源20756、19694、20883、20753、20396屬于抗病種源，而其余6個種源為易感病種源；斑皮桉和大葉斑皮桉9個種源均為高感病種源(表2)。

根據獨立淘汰法，檸檬桉2個種源(20014、19693)、斑皮檸檬桉5個種源(20756、19694、20883、20753、20396)共有7個抗病種源入選(表5)，占參試種源的30%，其樹高、保存率、抗病指數平均值分別為2.2 m、86.4%、0.73 (表7)，樹高、保存率、抗病指數比總體平均值高57.1%、1.9%、69.8%，樹高、抗病指數遺傳增益分別為12.0%、21.9% (表7)。

表5 不同樹種不同種源的樹高、保存率和抗病指數Table 5 Mean values of height,survival and resistance disease index of species and provenance

從表6可知：只有檸檬桉和斑皮檸檬桉2個種樹共有抗病家系47個入選，占參試家系的22.5%，其樹高、保存率、抗病指數平均值分別為2.2 m、85.6%、0.73，樹高、保存率、抗病指數比總體平均值高57.1%、0.9%、69.8%，樹高、抗病指數遺傳增益分別為17.1%、21.6% (表7)；檸檬桉有4個抗病家系，其中，家系3為高抗病家系，斑皮檸檬桉有43個抗病家系，其中，家系113、136、107、109、104、128、97、133、110、138、100為高抗病家系；斑皮檸檬桉抗病種源20396和20883各有13個抗病家系，是23個種源中抗病家系最多的2個種源。

表6 抗病家系樹高、保存率、抗病指數平均表現Table 6 Mean values of height,survival and resistance disease index of resistance family

表7 入選種源/家系樹高、保存率、抗病指數的均值和遺傳增益Table 7 Mean values and genetic gain of height,survival and resistance index of selected provenances and families

抗病指數與樹高生長基本一致，抗病的樹種、種源、家系生長較快，反之生長則受抑制。抗病指數與保存率并不一致，如檸檬桉為抗病樹種，保存率為90.6%，斑皮桉為高感病樹種，保存率達90.1%，這主要是因為抗病指數只與頂梢和白葉枯萎病病癥等級有關，而保活率還受病害以外的多種條件影響。

3 討論

本研究發現，斑皮桉和大葉桉斑皮桉易感頂梢與白葉枯萎病，所有種源和家系均為易感病或高感病，抗病指數分別為0.15和0.33；生長也受抑制，3個月樹高平均值僅為0.5 m和0.7 m。相反，抗病性較強的檸檬桉抗病指數和樹高平均值分別為0.71和2.4 m。因此，頂梢與白葉枯萎病對斑皮桉和大葉斑皮桉的推廣種植是至關重要的限制因子。在澳大利亞傘房屬樹種的種源試驗中，斑皮桉所有種源均受頂梢與白葉枯萎病危害，大葉斑皮桉沒有發現抗頂梢與白葉枯萎病的種源[24]；研究也發現，斑皮桉頂梢與白葉枯萎病受害情況與降雨量有一定的關系，降雨量越大的地方發病率越高，認為降雨量可以作為斑皮桉推廣種植的一個參考指標，斑皮桉適應于年均降雨量700～1 400 mm的不同土壤類型區[25-27]。廣西柳州試驗點的斑皮檸檬桉和檸檬桉種源、家系抗病指數差異極顯著(P＜0.001)，受中等強度遺傳控制，通過改良可以選育出抗病種源和家系。澳大利亞研究也發現，斑皮檸檬桉不同種源和家系對頂梢與白葉枯萎病的抗性表現出很大的差異，如昆士蘭州Gympie地區的種源對這種病害具有很強的抗性[7]。本研究初步選擇出檸檬桉和斑皮檸檬桉抗性較強的種源7個和家系47個，樹高、抗病指數遺傳增益分別為12.0%、21.9%和17.1%、21.6%。這僅是3個月時調查數據分析的結果，此時的選擇結果具有一定的偏差，需要繼續跟蹤調查。柳州試驗點年平均降雨量為1 490 mm，根據國外研究結論，下一步把選育的抗病種源和家系在降雨量1 000 mm左右的桂西北地區測試。

廣西引種傘房屬桉樹出現嚴重的病害，在大規模推廣之前必須解決病害問題。目前，還沒有有效的物理和化學方法可以防治頂梢與白葉枯萎病，對林業而言，抗病品種的選育是最主要的途徑，雜交是引入外源基因的有效方法，種間雜種可以綜合親本的優良性狀，為進一步的選育提供廣闊的遺傳基礎[28]。因此，下一步的育種工作主要對選育出的抗病種源、家系進行純種改良，為生產選育高抗良種。同時，傘房屬樹種間的雜交育種也是一種改良抗病品系的重要途徑。據澳大利亞傘房屬改良研究發現，托里桉(Corymbia torelliana（F.Muell.）K.D.Hill &L.A.S.Johnson)在自然條件和試驗測試中均不會感染頂梢與白葉枯萎病，是傘房屬樹種理想的雜交親本[29]，并進行了雜交育種研究，初選了一批抗頂梢與白葉枯萎病的雜交種和無性系[30]；在雜交子代測定中，托里桉和斑皮桉的雜交種能保持親本的優良特性，對頂梢與白葉枯萎病有很強的抗性[7-8,24]，其適應性、抗病性、抗寒性比純種更強，能夠在純種生長表現不好的區域推廣種植[7]。因此，對傘房屬桉樹樹種的改良工作，重點放在抗病遺傳材料的挖掘，設計合理的純種和雜交育種策略，選擇優良家系或單株，以托里桉作為母本，斑皮檸檬桉、檸檬桉、斑皮桉和大葉斑皮桉為父本進行雜交，通過雜交子代測試，評估子代生長、材性和抗病性，選擇優良家系或單株建立種子園或無性系測試。同時擴大抗病性較強的檸檬桉和斑皮檸檬桉種源的引種，豐富遺傳資源基礎。

4 結論

適應性分析表明，檸檬桉和斑皮檸檬桉抗病能力較強，選出種源7個和家系47個，為進一步利用提供材料基礎。