速生優(yōu)質(zhì)北創(chuàng)楊新品系的選育

王潔華，籍 燕，楊少輝，宋英今

速生優(yōu)質(zhì)北創(chuàng)楊新品系的選育

王潔華，籍 燕，楊少輝，宋英今

(天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072)

采用北抗楊(P.del.cl.Beikang-1)為母本、創(chuàng)新楊(P.del.cl.Xinshiji)為父本進(jìn)行雜交育種．按照雜交育種程序和常規(guī)試驗(yàn)方法，經(jīng)過(guò)3年的苗期生長(zhǎng)量、抗蟲(chóng)性及材性選擇，選育出抗蟲(chóng)性良好的北創(chuàng)楊2號(hào)和材性?xún)?yōu)良的北創(chuàng)楊8號(hào)．其中，北創(chuàng)楊2號(hào)與父母本相比，美國(guó)白蛾蟲(chóng)害率分別降低了39.9%和10.1%，蟲(chóng)害指數(shù)分別降低了54.6%和47.5%．北創(chuàng)楊8號(hào)的木材纖維長(zhǎng)度與父母本相比分別增加了15.1%和25.7%，木材纖維長(zhǎng)寬比分別增加30.5%和39.1%，壁腔比分別降低了10.3%和8.4%．北創(chuàng)楊系列的選育不僅為我國(guó)北方型楊樹(shù)家族增添了抗蟲(chóng)及紙漿用材新品種，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益．

雜交育種；楊樹(shù)；抗蟲(chóng)；生長(zhǎng)量；材性

楊樹(shù)人工林在我國(guó)生態(tài)防護(hù)林和工業(yè)用材林建設(shè)中發(fā)揮著重要作用[1-2]．目前我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的楊樹(shù)良種主要是通過(guò)人工雜交培育的，具有速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高抗等明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益[3]．但與此同時(shí)，我國(guó)楊樹(shù)人工林的病蟲(chóng)害問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重．以蛀干害蟲(chóng)天牛為例，造成的危害面積高達(dá)40%以上，導(dǎo)致木材產(chǎn)量和質(zhì)量均下降，樹(shù)勢(shì)削弱甚至死亡．我國(guó)“三北”防護(hù)林生態(tài)工程也遭到天牛的嚴(yán)重危害，發(fā)生區(qū)楊樹(shù)被害率一般為30%～50%，高的可達(dá)80%～90%，其中寧夏回族自治區(qū)大部分地區(qū)楊樹(shù)因光肩星天牛危害而被砍光[4]．防治楊樹(shù)害蟲(chóng)的常規(guī)方法是噴施化學(xué)農(nóng)藥，但是費(fèi)用較高，使害蟲(chóng)易產(chǎn)生抗性，并且污染環(huán)境．因此，防治和預(yù)防包括天牛在內(nèi)的楊樹(shù)害蟲(chóng)危害的根本是培育抗蟲(chóng)品種．本課題組與中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院合作，在抗蟲(chóng)、耐寒和速生等方面對(duì)創(chuàng)新楊和北抗楊的不同品系進(jìn)行了無(wú)性系篩選，選擇了綜合抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良無(wú)性系北抗楊16-18為母本，創(chuàng)新楊優(yōu)良無(wú)性系17-2為父本，并于2008年春季進(jìn)行了人工授粉，獲得雜交后代500多株．之后通過(guò)篩選優(yōu)良單株，扦插后進(jìn)行苗期試驗(yàn)，目的是培育出適合我國(guó)北方推廣種植的速生、抗蟲(chóng)、優(yōu)質(zhì)楊樹(shù)新品種，為大規(guī)模營(yíng)造北方型美洲黑楊工業(yè)用材林提供技術(shù)保障．

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

楊樹(shù)雜交母本北抗楊是人工雜交種，其母本為南抗1號(hào)楊(P.del.cl.Nankang-1)，采自陜西省固城縣境內(nèi)，父本為D175楊(P.del.cl.175)，引自加拿大，采自遼寧建平縣境內(nèi)．北抗楊具有頑強(qiáng)的防蟲(chóng)、抗寒、穩(wěn)定等特性，特別適宜三北地區(qū)(東北、華北、西北)干燥寒冷的氣候條件．父本創(chuàng)新楊是人工雜交種，其母本為南抗1號(hào)楊(P.del.cl.Nankang-1)，花枝采自陜西省固城縣境內(nèi)，父本帝國(guó)楊(P.del.cv.Imperial)，引自加拿大，花枝采自遼寧建平縣境內(nèi)．創(chuàng)新楊具有速生、易繁殖及抗寒性強(qiáng)的特點(diǎn)，是經(jīng)過(guò)人工接蟲(chóng)(光肩星天牛)選育出的適合我國(guó)“三北”以及西南地區(qū)栽種的楊樹(shù)品種．

本研究在前期首先對(duì)創(chuàng)新楊和北抗楊的不同品系進(jìn)行了無(wú)性系篩選，選擇了綜合抗逆性強(qiáng)的優(yōu)良無(wú)性系北抗楊16-18為母本，創(chuàng)新楊優(yōu)良無(wú)性系17-2為父本，在2008年春季采集相應(yīng)品種的雌雄花枝，進(jìn)行切枝離體水培方法在室內(nèi)控制授粉，獲得雜交種．在自然條件下利用花盆播種育苗，共育出雜種苗500株．2009年春，以0.5,m×0.5,m的株行距定植于選種圃，編號(hào)登記進(jìn)行單株選擇．將經(jīng)過(guò)初選出的40個(gè)無(wú)性系營(yíng)造復(fù)選林，分別按10株單行小區(qū)，4次重復(fù)，0.5,m×1.0,m株行距進(jìn)行定植育苗．以小黑楊作對(duì)照，調(diào)查2年生的各無(wú)性系平均胸徑和平均高，進(jìn)行幼樹(shù)復(fù)選．2011年春營(yíng)造比較試驗(yàn)林，將經(jīng)過(guò)復(fù)選出的17個(gè)無(wú)性系，在天津楊柳青營(yíng)造比較試驗(yàn)林，3,m×3,m株行距穴狀定植，每個(gè)無(wú)性系營(yíng)造30株，4次重復(fù)，田間隨機(jī)排列[5]．以父母本和小黑楊作對(duì)照，每年對(duì)各無(wú)性系進(jìn)行綜合性調(diào)查，根據(jù)樹(shù)高、胸徑、病蟲(chóng)害種類(lèi)及危害程度和木材材性等因子進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu)．

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于東經(jīng)116.93°、北緯39.07，天津市西青區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)．其特點(diǎn)是干濕季節(jié)分明，寒暑交替明顯，冬季受西伯利亞性氣團(tuán)影響，寒冷、干燥，春季少雨、多風(fēng)、干燥、氣溫變化明顯．全年平均氣溫11.6,℃，全年無(wú)霜期203,d，年際變化不大．全年日照總量2,810.4,h．自然降水總量586.1,mm，其中夏季443.2,mm．土壤屬于地勢(shì)平坦、地下水埋藏較淺、有機(jī)質(zhì)積累較少、土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜的潮土類(lèi)型．

1.3 抗蟲(chóng)性分析

針對(duì)天津地區(qū)2011—2013年發(fā)生的主要食葉害蟲(chóng)美國(guó)白蛾和蛀干害蟲(chóng)天牛進(jìn)行調(diào)查．將危害程度分為5級(jí)：0級(jí)(無(wú)危害)、1級(jí)(有輕微危害癥狀)、2級(jí)(危害癥狀較嚴(yán)重)、3級(jí)(危害癥狀嚴(yán)重)和4級(jí)(危害癥狀極為嚴(yán)重)．計(jì)算式為

1.4 木材材性分析

木材材性分析參考文獻(xiàn)[6-7]的方法進(jìn)行．將來(lái)源于不同系號(hào)同一部位的枝條通過(guò)髓心劈成火柴棍大小的試條，將上述試條分別置于不同的試管中，加入等量的10%鉻酸和10%硝酸，混勻．待單個(gè)纖維完全解離后，用蒸餾水沖洗至中性，番紅染色，顯微鏡下測(cè)定纖維的長(zhǎng)度、寬度、細(xì)胞壁厚度和胞腔直徑．每個(gè)系號(hào)測(cè)定纖維50根，精確至0.1,μm．

2 結(jié)果與分析

2.1 北創(chuàng)楊的形態(tài)特征和生長(zhǎng)規(guī)律

母本北抗楊葉形為圓卵形，先端尾尖，葉基心形，葉片長(zhǎng)度大于葉柄長(zhǎng)度；父本創(chuàng)新楊葉片為廣卵形，長(zhǎng)枝葉基部為心形，短枝葉基部為截形，先端急尖，葉片與葉柄長(zhǎng)度比為1∶1．苗干灰色，葉芽下具3條長(zhǎng)棱線．雜交楊樹(shù)干通直圓滿，皮孔長(zhǎng)卵形，分布均勻；葉片平展，葉姿斜下，葉尖尾尖，葉基心形或微心形，葉緣有鋸齒．枝條光滑或有明顯棱脊，苗干青灰色，分枝呈45°～ 60°角，冠形卵形或橢圓形．根據(jù)枝條和葉片特征不同，北創(chuàng)楊大體可以分為5種類(lèi)型，如表1所示．

表1 初選北創(chuàng)楊3年生幼樹(shù)枝條和葉片特征Tab.1 Characteristics of leaves and branches of triennial Beichuang variety

2.2 苗期選擇

在天津楊柳青地區(qū)，楊樹(shù)3月中旬芽萌動(dòng)，4月上旬開(kāi)始展葉，生長(zhǎng)速生期在6月—8月，期間有兩次生長(zhǎng)高峰；第1個(gè)生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在6月上旬，第2個(gè)生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在8月上旬．經(jīng)過(guò)復(fù)選出的17個(gè)無(wú)性系，在第六埠營(yíng)造比較試驗(yàn)林，以作對(duì)照，平均造林成活率98%．

2011—2013年秋季分別對(duì)17個(gè)系號(hào)的1～3年生苗進(jìn)行生長(zhǎng)量的測(cè)定(見(jiàn)表2)．結(jié)果表明，1年生苗中有88.24%平均苗高和胸徑都大于父母本和對(duì)照小黑楊，其中2、3、4、5、6、7、8號(hào)的上述2項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)北抗楊20%和創(chuàng)新楊28%以上．2年生苗中有52.94%的系號(hào)平均苗高和胸徑都大于父母本和小黑楊，其中1、4、7、8、12、18號(hào)的2項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)北抗楊16%和創(chuàng)新楊29%以上．3年生苗中有58.82%的系號(hào)平均苗高和胸徑上都大于父母本和對(duì)照小黑楊，其中12、16和18號(hào)的2項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)北抗楊12%和創(chuàng)新楊17%以上．綜合上述情況，選出3年生長(zhǎng)量表現(xiàn)最優(yōu)的11個(gè)系號(hào)，即1、2、3、4、5、6、7、8、12、16和18號(hào)，暫定名為北創(chuàng)楊．

表2 北創(chuàng)楊3年生幼樹(shù)生長(zhǎng)量比較Tab.2 Growth comparison of triennial Beichuang variety

2.3 抗蟲(chóng)性比較

在3年的抗蟲(chóng)性調(diào)查中，食葉性害蟲(chóng)美國(guó)白蛾的發(fā)生較為嚴(yán)重，蛀干害蟲(chóng)主要是天牛，發(fā)生較輕．根據(jù)連續(xù)3年對(duì)各入選系號(hào)進(jìn)行兩種楊樹(shù)害蟲(chóng)(美國(guó)白蛾和天牛)危害情況調(diào)查，經(jīng)計(jì)算，蟲(chóng)害率和蟲(chóng)害指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表3．由表中可知，北創(chuàng)楊1、2和11號(hào)的美國(guó)白蛾和天牛的蟲(chóng)害率和蟲(chóng)害指數(shù)均低于父母本和小黑楊．與對(duì)照小黑楊相比，北抗楊和創(chuàng)新楊的抗蟲(chóng)性已有很大提高，美國(guó)白蛾蟲(chóng)害率分別為55.6%、83.2%．而與父母本相比，北創(chuàng)楊1、2和11號(hào)的美國(guó)白蛾蟲(chóng)害率進(jìn)一步降至52.9%、50.0%、54.6%．

表3 北創(chuàng)楊3年生幼樹(shù)抗蟲(chóng)性調(diào)查T(mén)ab.3 Pest resistance of triennial Beichuang variety

2.4 材性分析

楊樹(shù)是我國(guó)短期工業(yè)用材林的首選樹(shù)種，也是我國(guó)造紙行業(yè)用量最大的木材，而木材的纖維形態(tài)是反映制漿造紙用材優(yōu)劣的重要因子之一[8]．纖維長(zhǎng)度長(zhǎng)能提高紙張的撕裂度、耐破度、耐折度和抗拉強(qiáng)度．木纖維壁腔比小于1的纖維結(jié)合緊密，形成紙頁(yè)時(shí)強(qiáng)度大，而壁腔比大于1的纖維難以結(jié)合成紙，紙頁(yè)強(qiáng)度低．因此，筆者對(duì)北創(chuàng)楊初選各系號(hào)進(jìn)行了木材纖維形態(tài)的測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4．

表4 北創(chuàng)楊3年生幼樹(shù)木材材性分析Tab.4 Analysis of wood properties of triennial Beichuang variety

北創(chuàng)楊4、6和8號(hào)的纖維長(zhǎng)度、纖維長(zhǎng)寬比和壁腔比均顯著優(yōu)于父母本和小黑楊對(duì)照．與小黑楊對(duì)照相比，北抗楊和創(chuàng)新楊的木材材性已有一定程度的提高．而與母本相比，北創(chuàng)楊4、6和8號(hào)的木材纖維長(zhǎng)度分別增加了14.5%、11.2%和25.7%，木材纖維長(zhǎng)寬比分別增加15.6%、6.9%和39.1%，壁腔比分別降低了10.5%、4.2%和8.4%．與父本相比，其木材纖維長(zhǎng)度分別增加了4.9%、1.9%和15.1%，木材纖維長(zhǎng)寬比分別增加8.4%、0.2%和30.5%，壁腔比分別降低了12.4%、6.2%和10.3%．

3 結(jié) 語(yǔ)

利用黑楊派楊樹(shù)雜交育種，具有明顯的雜交優(yōu)勢(shì)[9]．初選的17個(gè)系號(hào)中有多個(gè)系號(hào)的3年生樹(shù)高、胸徑超過(guò)當(dāng)前主栽楊樹(shù)．通過(guò)早期選擇，初選北創(chuàng)楊1、2、3、4、5、6、7、8、12、16和18號(hào)，它們普遍具有生長(zhǎng)迅速，主干通直圓滿等優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀．通過(guò)進(jìn)一步抗蟲(chóng)性試驗(yàn)分析，北創(chuàng)楊1、2、11號(hào)對(duì)近年在我國(guó)大規(guī)模發(fā)生的美國(guó)白蛾有較強(qiáng)的抗性．其中2號(hào)抗蟲(chóng)效果最為顯著，蟲(chóng)害率相對(duì)父母本而言分別降低39.9%和10.1%，蟲(chóng)害指數(shù)分別降低54.6%和47.5%.由木材材性分析結(jié)果可知，北創(chuàng)楊4、6和8號(hào)的纖維長(zhǎng)度、纖維長(zhǎng)寬比和壁腔比均顯著優(yōu)于父母本和小黑楊對(duì)照，是優(yōu)異的造紙制漿用材樹(shù)種．其中木材材性最優(yōu)良的8號(hào)與父母本相比，木材纖維長(zhǎng)度分別增加了15.1%和25.7%，木材纖維長(zhǎng)寬比分別增加30.5%和39.1%，壁腔比分別降低了10.3%和8.4%．綜上，北創(chuàng)楊系列的選育成功，為我國(guó)北方型楊樹(shù)家族增添了抗蟲(chóng)及紙漿用材新品種，實(shí)現(xiàn)了育種目標(biāo)，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益具有重要意義．

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（責(zé)任編輯：田 軍）

Breeding of a Fast-Growing and High Quality Beichuang Variety

Wang Jiehua，Ji Yan，Yang Shaohui，Song Yingjin
(School of Environmental Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

Cross-breeding was experimented with Beikang poplar(P. del.cl.Beikang-1)as the female parent and Chuangxin poplar(P. del. cl. Xinshiji) as the male parent. Following the cross-breeding program and the routine testing methods, after a 3-year selection of seedling growth, pest resistance and wood properties, Beichuang variety No. 2 was chosen for its remarkable pest resistance ability andBeichuang variety No. 8 was chosen for its excellent wood quality. Compared with the male parent (P. del.cl.Xinshiji) and the female parent (P. del.cl.Beikang-1), the fall webworm infestation rate of Beichuang No. 2 was reduced by 39.9% and 10.1%, respectively, and the pest index was reduced by 54.6% and 47.5%, respectively. Meanwhile , the fiber length of Beichuang variety No. 8 was increased by 15.1% and 25.7%, respectively. The ratio of fiber length to width was increased by 30.5% and 39.1%, respectively, and the wall cavity ratio was decreased by 10.3% and 8.4%, respectively．Results show that the breeding of Beichuang variety not only adds the variety of poplars grown in north China which has good pest resistance and wood properties, but also is of great significance in reaping substantial economic, social and ecological benefits.

crossing breeding；poplar；anti-herbivore；biomass；wood property

S722.5

A

0493-2137(2014)10-0914-05

10.11784/tdxbz201311072

2013-11-24；

2014-02-25.

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011AA100200)；天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目(11ZCGYNC01400)．作者簡(jiǎn)介：王潔華（1973— ），女，博士，教授.

楊少輝，shaohuiyang77@tju.edu.cn.

時(shí)間：2014-03-14.

http：//www.cnki.net/kcms/doi/10.11784/tdxbz201311072.html.