紅皮云杉優(yōu)良家系選擇方法的研究*

王福德 翁海龍 周顯昌

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

紅皮云杉優(yōu)良家系選擇方法的研究*

王福德 翁海龍 周顯昌**

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱150081）

2011年對2003年建立的3塊紅皮云杉子代測定林，共60個家系的樹高、胸徑和材積量等生長量性狀進(jìn)行統(tǒng)計，并對其遺傳變異規(guī)律進(jìn)行分析的結(jié)果顯示：生長量性狀在紅皮云杉家系間存在顯著差異，胸徑、樹高、材積的家系遺傳力高于單株遺傳力，優(yōu)良單株選擇應(yīng)以家系選擇為基礎(chǔ)。采用2種方法進(jìn)行優(yōu)良家系選擇時，聚類法共選出優(yōu)良家系37個，多重比較選出優(yōu)良家系20個。

紅皮云杉；家系；遺傳變異

紅皮云杉(Picea koraiensis)主要分布在小興安嶺、長白山林區(qū)，常與紅松、魚鱗云杉、長白魚鱗云杉、臭冷杉、落葉松、白樺、紫椴、色木、水曲柳等混生成林,很少組成純林。目前，紅皮云杉改良工作進(jìn)程不僅大大落后于世界同類樹種水平，也比國內(nèi)其他樹種(如紅松、落葉松、樟子松等)落后很多，嚴(yán)重妨礙了紅皮云杉人工林經(jīng)營效益的提高。因此，對紅皮云杉進(jìn)行良種選育，并根據(jù)工業(yè)用材的特點進(jìn)行定向培育已迫在眉睫。

1 材料與方法

1.1 研究材料

1999年5 月初，在黑龍江省林口縣青山林場苗圃進(jìn)行紅皮云杉子代測定育苗，苗期4年(留床2年，換床2年)，共60個家系，分別來自金山屯(J)、穆棱(M)、烏伊嶺(W)3個優(yōu)良種源區(qū)。2003年5月在林口縣青山林場營建子代測定林，分為3個試驗組，其中每個試驗組20個家系和1個對照(當(dāng)?shù)厣a(chǎn)苗)，計21個處理。每個試驗組4次重復(fù)，采用錯位排列法進(jìn)行造林，每個小區(qū)18株，株行距2 m×2 m。2011年10月底，苗木停止生長后對試驗林進(jìn)行樹高、胸徑生長量調(diào)查，并計算材積。由于第1試驗組缺失1個家系，故只統(tǒng)計了20個處理。

1.2 研究方法

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各試驗林中各家系的保存率不同，保存率最高的家系為100%，最低的為28%。由于獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)不平衡，因此采用不平衡數(shù)據(jù)條件下方差分析方法計算遺傳力和遺傳變異系數(shù)[2]，其數(shù)量性狀線性模型為

式中，yijk為第i個區(qū)組第j個家系第k個單株的數(shù)量性狀值；μ為總體均值；Bi為第i個區(qū)組的固定效應(yīng)，i=1,2,……,b;Fj為第j個家系的隨機效應(yīng)，j=1,2,……,f;BFij為第i個區(qū)組第j個家系的隨機效應(yīng);eijk為第i個區(qū)組第j個家系第k個單株的隨機誤差，k=1,2,……nij[3]。

數(shù)據(jù)采用spss22和halfsibss軟件[4]進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長量性狀的遺傳變異分析

3個性狀在家系間存在顯著差異，其中變異幅度最大的為材積，其遺傳變異系數(shù)為0.677 5(表1)，故在優(yōu)良家系選擇時以材積為主要參考指標(biāo)。此外，由于3個性狀的家系遺傳力大于單株遺傳力，因此優(yōu)先考慮將優(yōu)良家系中的優(yōu)良單株選為二代優(yōu)樹。

表1 方差分量估計

2.2 優(yōu)良家系的選擇方法

2.2.1 按均值聚類選擇

由于供試家系的樹齡較小，為便于今后開展復(fù)選，需獲得最大入選率，因此采用k均值聚類法進(jìn)行優(yōu)良家系的選擇。聚類選擇結(jié)果（表2、表3）表明，第1試驗組入選10個優(yōu)良家系，分別為：W410、M501、J068、J066、M9502、J079、M543、M528、M535、J058；入選組材積平均高出淘汰組52%，最優(yōu)的W410超出最差的W011達(dá)138%。第2試驗組入選13個優(yōu)良家系，分別為：W034、J074、J097、M507、W006、J076、J080、W980、M546、W007、W009、W030、W008；入選組材積平均高出淘汰組77.3%，最優(yōu)的W034超出最差的CK達(dá)259%。第3試驗組入選14個優(yōu)良家系，分別為：M030、W010、M531、J075、J085、J082、M505、W039、M040、W045、W019、J094、W037、M028；入選組材積平均高出淘汰組103%，最優(yōu)的M030超出最差的CK達(dá)691%。

2.2.2 按多重比較選擇

多重比較方法具有較大的選擇強度，是家系選擇的常規(guī)方法[6-7]。多重比較結(jié)果（表4）表明，3個試驗組中所有參試家系都優(yōu)于對照，其中第1組家系間差異最小，第2組差異最大，第3組中優(yōu)良家系與對照的差異顯著性最高。按多重比較結(jié)果選擇的優(yōu)良家系有20個，即第1組的W410；第2組的W034、J074、J097、M507、W006、J076、J080、W980、M546、W007；第3組的M030、W010、M531、J075、J085、J082、M505、W039、M040。

通過以上試驗發(fā)現(xiàn)，按聚類法選出37個優(yōu)良家系；按多重比較選擇出20個優(yōu)良家系，且全部包含于聚類法選擇的結(jié)果中，說明聚類法獲得了更大的入選率，能夠為今后優(yōu)良家系的復(fù)選保存更多材料。

2聚類分析

表3 聚類結(jié)果

表4 各試驗組多重比較結(jié)果

3 結(jié)論與討論

3.1 對紅皮云杉子代測定林家系生長量性狀的遺傳變異分析發(fā)現(xiàn)，12年生紅皮云杉家系間存在生長量性狀的顯著差異，雖然因樹齡原因?qū)е虏姆e量較小，但仍表現(xiàn)較大的變異幅度，因此可以材積量為主要指標(biāo)選擇優(yōu)良家系。

3.2 由于該測定林樹齡較小，仍需要多年跟蹤測定，采用聚類方法可獲取最大入選率，更有利于保證后續(xù)測定。

［1］張含國.紅皮云杉遺傳多樣性的研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2000.

［2］王德源，童春發(fā).林木多地點半同胞子代測定遺傳分析R語言程序包及其應(yīng)用［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,39(5): 45-51.

［3］王德源.林木半同胞子代測定遺傳模型統(tǒng)計分析及軟件開發(fā)［D］.南京：南京林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2015.

［4］童春發(fā)，衛(wèi)巍.林木半同胞子代測定遺傳模型分析［J］.林業(yè)科學(xué),2010,46(1):30-35.

［5］鄒智瀅.香樟不同家系生長特性與初步選擇的研究［D］.福州：福建農(nóng)林大學(xué),2016.

［6］翁海龍，陳宏偉，段安安.國內(nèi)主要針葉樹種優(yōu)樹選擇技術(shù)研究進(jìn)展［J］.福建林業(yè)科技,2007(3):250-254.

［7］施曉文，王會仁，楊立學(xué).嫩江云杉扦插繁殖技術(shù)［J］.森林工程，2014,30(4):54-56.

第1作者簡介：王福德（1979-），男，副研究員，主要從事林木遺傳育種研究工作。

（責(zé)任編輯：王岳）

S 722.3+3,S 791.182

A

1001-9499（2017）01-0030-02

2016-11-22

*“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題研究項目“寒溫帶落葉松、云杉育種技術(shù)研究”(2012BAD01B0102)資助