白蠟屬種間雜交種F1的種子性狀變異分析

郭睿達(dá)，曾凡鎖，詹亞光*，李淑娟耿慧杰，張桂芹，姚盛智，徐云剛

（1.東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)院，哈爾濱150040;2.東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，哈爾濱150040;3.黑龍江省帶嶺林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江伊春 153000）

近年來，在林木雜交育種的策略上有很大的發(fā) 展。在林木雜交育種的早期都用種內(nèi)隨機(jī)遇到的、未經(jīng)選擇的個(gè)體作雜交親本，而研究的主體是對(duì)F1的選擇，這種策略可稱為CS（Cross和Selection）二階段育種程序。近30 a的林木遺傳研究發(fā)現(xiàn)，種內(nèi)變異在多水平上，即在產(chǎn)地間、群體間、個(gè)體間和個(gè)體內(nèi)廣泛存在，學(xué)者們開始修改雜交育種策略，以便把群體間和群體內(nèi)基因型的變異都用于雜交親本選擇，從而使雜交育種進(jìn)入了SCS（Selec－tion、Cross和Selection）三階段育種時(shí)代。后來，為了使育種策略由一次性短周期育種研究向以輪回選擇為基礎(chǔ)的多世代長(zhǎng)期改良方向發(fā)展，育種學(xué)家提出了在兩個(gè)雜交用親本種中先進(jìn)行配合力測(cè)定和改良，再用高配合力基因型作種內(nèi)和種間雜交親本的育種策略，可稱作 BSCS（Breeding、Selection、Cross 和 Selection）四階段育種程序［1－2］。

為了更科學(xué)地選擇、選配雜交親本，提高育種的預(yù)見性，近年來，重視加強(qiáng)了遺傳規(guī)律的研究，以了解親屬之間的關(guān)系。分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展也為雜交育種這一古老的方法注入了新的活力［3－4］。

許多白蠟屬內(nèi)的樹種都具有十分優(yōu)良的生物性狀。例如:水曲柳是優(yōu)質(zhì)木材，木材硬度強(qiáng)，用途廣泛，耐寒耐鹽堿，抗蟲能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高等;絨毛白蠟繁殖容易，適應(yīng)性強(qiáng)，耐鹽堿，耐瘠薄，耐修剪，耐水濕，抗病蟲害，抗有毒氣體，樹形美觀，是城市綠化、農(nóng)田林網(wǎng)化的優(yōu)良樹種［5－6］。小葉白蠟的樹形美觀，樹勢(shì)挺拔，抗寒抗旱性強(qiáng)，較耐鹽堿，是干旱地區(qū)較好的綠化樹種，同時(shí)也是理想的園林樹種，應(yīng)用非常廣泛［7］。大葉白蠟抗旱性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，根系發(fā)達(dá)，防沖固土作用好，是營(yíng)造水土保持林的良好樹種［8］。如果能夠成功實(shí)現(xiàn)這些白蠟屬樹種的種間雜交，選育出匯集這些親本優(yōu)良生物性狀的雜種F1代，將對(duì)我國(guó)林木新品種的選育起到巨大的推動(dòng)作用。然而白蠟屬種間雜交報(bào)道極少，僅見歐洲白蠟和美國(guó)白蠟的成功報(bào)道，尚未見水曲柳與白蠟屬其他樹種的種間雜交的報(bào)道［9－11］;目前僅本研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道獲得水曲柳與大葉白蠟、小葉白蠟和絨毛白蠟的種間雜交種。前期工作已經(jīng)證明雜交種在抗旱、耐鹽堿及生長(zhǎng)性狀均顯示出明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，但尚未對(duì)種子性狀進(jìn)行研究。本研究通過對(duì)已經(jīng)獲得的黑龍江省當(dāng)?shù)厮c絨毛白蠟、小葉白蠟和大葉白蠟的不同種源和不同無性系之間進(jìn)行種間雜交所得到的雜交種的種子性狀（千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬）的變異進(jìn)行分析比較，進(jìn)而從雜交種F1的種子性狀方面研究其雜種優(yōu)勢(shì)及不同親本種源和不同親本無性系對(duì)雜種后代的影響。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

母本水曲柳（Fraxinus mandshurica）為取自黑龍江省帶嶺的種源;父本分別為大葉白蠟（取自新疆和北京種源），絨毛白蠟（取自天津和盤錦種源），小葉白蠟（取自新疆和北京種源）。每種作為親本的白蠟樹種包括不同的無性系。雜交種為母本水曲柳與不同白蠟樹種、不同種源父本的雜交種F1和不同無性系的母本和父本間的雜交種F1。本試驗(yàn)的材料為以上親本和雜交種F1的種子。

1.2 試驗(yàn)方法

每種雜交組合得到的雜交種F1代及親本的種子成熟采收后統(tǒng)計(jì)得到種子的千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬這些特征性數(shù)據(jù)。每個(gè)處理3次重復(fù)。

用SPSS軟件對(duì)得到的種子性狀方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，比較雜交種和親本的異同。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種間雜交種F1代及親本的自由授粉子代種子性狀分析

水曲柳與3種白蠟的雜交種F1及親本的自由授粉后代的種子性狀調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 水曲柳與3種白蠟的雜交種F1及其親本的種子性狀調(diào)查結(jié)果Tab.1 The survey results of the traits of seeds on the hybrid F1 between Fraxinus mandshurica and three kinds of Fraxinus chinensis

由表1可知，水曲柳與三種白蠟的雜交種F1的種子千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬均高于親本。說明水曲柳與三種白蠟的種間雜交種在種子性狀方面具有雜種優(yōu)勢(shì)。方差分析結(jié)果表明，水曲柳與三種白蠟種雜交得到的雜交種的種子性狀沒有顯著差異，說明以不同白蠟樹種為父本對(duì)雜交種F1

的種子性狀沒有顯著影響。

2.2 父本的種源不同對(duì)雜交種F1種子性狀的影響

母本水曲柳與不同種源父本雜交得到的雜交種F1的種子性狀見表2。

表2 與不同種源父本雜交得到的雜種F1的種子性狀調(diào)查結(jié)果Tab.2 The survey results of seed traits of hybrid F1 hybridizing with male parents of different provenances

對(duì)與不同種源父本雜交的雜種F1的各類種子性狀的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析和多重比較，結(jié)果表明，這6種不同雜交組合中，任何兩種雜交組合間雜種F1代的種子性狀的差異均不顯著。這說明父本種源的差異對(duì)雜交后代的種子性狀沒有顯著影響。

2.3 母本基因型對(duì)雜種F1代種子性狀的影響

以新疆大葉白蠟的雄株為父本，比較其與母本水曲柳的9個(gè)株系的雜交種F1代的種子性狀。

父本新疆大葉白蠟與不同基因型母本雜交的雜種F1代的種子性狀調(diào)查結(jié)果及多重比較結(jié)果見表3和4。由表3可知，父本新疆大葉白蠟與9種母本基因型雜交得到的雜交種F1的種子的千粒重變異幅度為 82.60～54.54 g，翅長(zhǎng)變異幅度為33.27 ～26.48 mm，翅寬變異幅度為 9.09 ～ 6.80 mm，翅長(zhǎng)/翅寬的變異幅度為 4.51～2.92。方差分析及表4的多重比較結(jié)果表明，這9種雜交組合的雜交種F1的種子的千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬的差異均極顯著。說明母本基因型不同對(duì)雜交種F1的種子性狀有比較明顯的影響。

表3 與不同基因型母本雜交的雜種F1代種子性狀調(diào)查結(jié)果Tab.3 The survey results of the traits of seeds of hybrid F1 hybridizing with female parents of different genotypes

表4 9種雜交組合的多重比較結(jié)果Tab.4 Multiple comparisons of nine hybridized combinations

2.4 父本基因型對(duì)雜種F1代種子性狀的影響

以新疆大葉白蠟為例，在母本相同的情況下，分析比較7個(gè)不同父本基因型對(duì)不同雜交組合的雜種F1的種子性狀的影響。

母本新疆大葉白蠟與不同基因型父本雜交的雜種F1代的種子性狀及多重比較結(jié)果見表5和表6。

表5 與不同基因型父本雜交的雜種F1代種子性狀調(diào)查結(jié)果Tab.5 The survey results of the seed traits of hybrid F1 hybridizing with male parents of different genotypes

表6 7種雜交組合的多重比較結(jié)果Tab.6 Multiple comparisons of seven hybridized combinations

由表6可知，母本新疆大葉白蠟與7種不同父本基因型雜交得到的雜種F1的千粒重的變異幅度為70.49 ～ 61.00 g，翅長(zhǎng)的變異幅度為 31.07 ～28.15 mm，翅寬的變異幅度為 7.78 ～ 7.44 mm，翅長(zhǎng)/翅寬的變異幅度為4.15～3.65。方差分析及表4的多重比較結(jié)果表明，7種與不同基因型父本的雜交組合得到的雜種F1代種子的千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬均差異不顯著，而且7種雜交組合中任何兩種雜交組合之間的種子性狀均差異不顯著。說明父本基因型不同對(duì)雜交種的種子性狀沒有顯著影響。

2.5 花粉經(jīng)高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)雜交種F1代的種子性狀的影響

以水曲柳與新疆大葉白蠟的雜交組合為例，花粉經(jīng)過適宜高壓靜電場(chǎng)處理的雜交種F1代和花粉未經(jīng)過高壓靜電場(chǎng)處理的雜交種F1代的種子性狀比較結(jié)果見表7。

由表7可看出，花粉經(jīng)過適宜高壓靜電場(chǎng)處理的雜種F1代的千粒重、翅長(zhǎng)、翅寬和翅長(zhǎng)/翅寬這4個(gè)種子性狀的結(jié)果沒有明顯差異。說明花粉經(jīng)過適宜高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)雜交后代的種子性狀沒有明顯影響。

表7 雜種F1代的種子性狀Tab.7 The seed traits of hybrid F1

3 討論與建議

以不同白蠟樹種作父本，及父本種源或基因型不同對(duì)雜種F1代的種子性狀均沒有顯著影響而母本基因型對(duì)雜種F1代的種子性狀影響很大;一方面可能由于雜交組合尚少、花粉由新疆運(yùn)到黑龍江生命力下降，另一方面，可能種皮和種翅由母本形成，因此其基因型的作用更大的緣故。花粉經(jīng)適宜高壓靜電場(chǎng)處理后對(duì)雜種F1代的種子性狀沒有顯著影響，可能是因?yàn)榉N子性狀主要由母本決定，而花粉是來源于父本。

本試驗(yàn)是水曲柳分別與白蠟屬內(nèi)的3個(gè)不同品種進(jìn)行種間雜交的，這樣一來親本在遺傳基礎(chǔ)、地理位置和生態(tài)差異等方面就具有非常大的差異。在地理位置和生態(tài)差異方面的大跨度的種間雜交一定會(huì)增加種間雜交育種的難度，不過同時(shí)也必將會(huì)獲得更多、更豐富的遺傳變異。本研究所涉及的白蠟屬種間雜交獲得的雜交組合數(shù)量和雜交種子數(shù)量都很多，如此豐富而多樣的遺傳變異為雜交種F1代優(yōu)良基因型的選擇提供了可能。探討雜交種在種子性狀上所具有的優(yōu)勢(shì)，將為白蠟屬種間雜交的雜種優(yōu)勢(shì)研究積累實(shí)驗(yàn)資料?？梢岳么穗s交優(yōu)勢(shì)，從中篩選出抗旱、抗寒、抗鹽堿性等抗逆性更強(qiáng)，品質(zhì)更好的優(yōu)良雜交新品種。然而，通過雜交育種所取得的雜交種子只是開始，雜種只有經(jīng)過培育、鑒定，最后選育出具有優(yōu)良品質(zhì)的雜交品種，才能真正的實(shí)現(xiàn)雜交育種的目的。

由于通過雜交育種所得后代的雜種優(yōu)勢(shì)不是任何階段都會(huì)表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，而是只能在其發(fā)育的某個(gè)階段表現(xiàn)出來;再者，雜交種不是在任何環(huán)境下都能夠優(yōu)于親本，表現(xiàn)出其雜種優(yōu)勢(shì)。此外，雜交種的優(yōu)良性狀也不一定在雜種苗的幼年階段就會(huì)全部表現(xiàn)，而是需要經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)間的生長(zhǎng)發(fā)育之后才能逐步顯現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，所以要確定雜交種是否在種子性狀方面具有雜種優(yōu)勢(shì)，要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察，記錄其數(shù)據(jù)，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析和比較之后才能得出結(jié)論。所以在對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的估計(jì)方面必須謹(jǐn)慎。對(duì)性狀表現(xiàn)優(yōu)良的無性系，要挑選出來進(jìn)行區(qū)域化栽培試驗(yàn)之后才能得出最后結(jié)論。

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［1］王章榮.鵝掌楸屬雜交育種成就與育種策略［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2008，22（5）:1 －4.

［2］Ni Z F，Eun－Deok K，Misook H，et a1.Altered circadian rhythms regulate growth vigor in hybrids and allopolyploids［J］.Nature，2009，457:327 －331.

［3］李善文，張志毅，于志水，等.楊樹雜交親本分子遺傳距離與子代生長(zhǎng)性狀的相關(guān)性［J］.林業(yè)科學(xué)，2008，44（5）:150 －154.

［4］Abe H，Nakano M，Nakatsuka A.Genetic analysis of floral anthocyanin pigmentation in Asiatic hybrid lily using molecular linkagemaps［J］.Theor Appl Genet，2002，105（8）:1175 －1182.

［5］尹立輝，孫亞峰.水曲柳研究進(jìn)展和展望［J］.長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，16（3）:72 －75.

［6］Wang Y，Chai Y，Mu C.Study on ecology of Fraxinas mandshurica［J］.Journal of Northeast Forestry University，1994，22（1）:1 －6.

［7］佐 艷，古麗孜亞.小葉白蠟生物學(xué)特性及栽培技術(shù)［J］.農(nóng)村科技，2008（7）:10－12.

［8］王建華，徐占平，楊秀蓮，等.大葉白蠟引種試驗(yàn)初報(bào)［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)，2003（3）:20 －21.

［9］王友平，劉德璽，孫明高，等.白蠟良種選育研究的現(xiàn)狀與對(duì)策［J］.山東林業(yè)科技，2007（6）:81 －83.

［10］葉景豐，潘文利.美國(guó)白蠟扦插育苗技術(shù)［J］.北方園藝，2011（4）:78－79.

［11］吳 學(xué)，劉 玫，孫建新，等.白蠟嫁接水曲柳育苗技術(shù)［J］.林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2004（9）:43－44.