鉤錐種子及其苗木性狀的遺傳變異研究

楊珺雯，姜俊馬，賈 寧，董雷鳴，丁奕煒，胡純瑜，唐研耀，曾燕如

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室，浙江 臨安 311300；2. 浙江省淳安縣富溪林場，浙江 淳安311700；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所，北京 100091）

鉤錐種子及其苗木性狀的遺傳變異研究

楊珺雯1，姜俊馬2，賈 寧1，董雷鳴3，丁奕煒1，胡純瑜1，唐研耀1，曾燕如1

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室，浙江 臨安 311300；2. 浙江省淳安縣富溪林場，浙江 淳安311700；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)研究所，北京 100091）

2013年10月在浙江省龍泉市、安徽省休寧縣的16顆鉤錐Castanopsis tibetana母樹采集種子，2014年2-3月在浙江省淳安縣播種，4月上杯。2015年1月和2016年1月測定相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，種子縱徑9.66 ~ 25.19 mm，橫徑8.05 ~ 19.89 mm，種形指數(shù)0.79 ~ 1.79；發(fā)芽率6.67% ~ 87%，生活力10.00% ~ 93.33%，單粒種子重0.93 ~ 2.54 g；1年生苗高3.00 ~ 40.00 cm，1年生地徑0.66 ~ 7.13 mm，2年生苗高9.00 ~ 124.8 cm，2年生地徑1.62 ~ 12.07 mm；變異系數(shù)最大的是發(fā)芽率，達61.31%，最小的為種形指數(shù)（11.67%）。鉤錐地理種源及母樹間種子表型、萌發(fā)性狀及幼苗生長性狀變異豐富，差異均達到極顯著水平。種子質(zhì)量對苗木的生長有一定的影響。龍泉種源種子及幼苗性狀變異幅度小于休寧，但表現(xiàn)優(yōu)于休寧種源；種源水平上種子質(zhì)量相關(guān)參數(shù)發(fā)芽率、生活力、單粒種子重的遺傳力相對較高，分別為0.50，0.83，0.90；從采種母樹的遺傳力來看，最大的為種形指數(shù)，達0.80，其次為發(fā)芽率（0.73），而種子大小及苗木生長性狀的遺傳力則較低。

鉤錐；種子；幼苗；性狀變異；地理種源

鉤錐Castanopsis tibetana又名鉤栗、鉤栲，屬殼斗科Fagaceae錐屬Castanopsis，喬木，為我國亞熱帶常綠闊葉林的重要組成樹種。鉤錐木材紅褐色，質(zhì)地堅硬，易干燥，少開裂，耐水腐，油漆后光澤度較好，是優(yōu)良的建筑、車船、家具和室內(nèi)裝飾用材[1]；其果實味甜，可食用，同時也可作為中藥材，具有收斂止瀉，清熱解毒的功效[2]。該樹種產(chǎn)浙江、安徽二省南部、湖北西南部、江西、福建、湖南、廣東、廣西、貴州、云南東南部[3]，多分布于濕潤的山地林間，一般作為常綠闊葉林的伴生樹種，偏溫性，較少獨立成群[4]。對鉤錐的研究剛起步，國內(nèi)外報道較少。國內(nèi)的研究偏重于鉤錐的生態(tài)學(xué)方面，如鉤錐種群生命過程[5]，鉤錐種群與其主要伴生樹種生態(tài)位[6]，鉤錐群落優(yōu)勢植物種群競爭[7]，人為干擾對鉤錐林野外種群的影響[4]，不同地理種源間苗木生長和光合特性差異的比較[8]，育苗技術(shù)[9]，育苗試驗[2]等。鉤錐種子屬頑拗性種子，富含淀粉及水分，貯藏比較困難，出苗率較低；對福建建甌，湖南瀏陽，湖北恩施、永順、桑植等地的種子進行研究，發(fā)現(xiàn)不同地理種源間種子大小及單粒種子重量差異顯著[10]，1年生苗的苗高、地徑也是如此[8]。

本文以浙皖兩省2個地理種源不同單株鉤錐種子為材料，研究不同地理種源及采種母樹種子與家系苗木性狀的變異和遺傳力，旨在為良種選育提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2013年10月底，鉤錐種子完全成熟（刺苞開始呈淡黃色，部分刺苞略開裂）時在浙江省龍泉市（LQ；27°42' ~ 28°20' N，118°42' ~ 119°25' E）河里村、安徽省休寧縣（XN；29°81' N，118°19' E，）祖源村天然分布的鉤錐居群采種，2個居群分別采集了6株及10株母樹的果蒲。采樣樹高8 ~ 13 m，成年樹，彼此間相距30 m以上。果實置于室內(nèi)干燥并適時脫蒲獲得種子，新鮮種子帶回實驗室后進行分析。

1.2 方法

每株采種母樹的混合種子取樣采用四分法，重復(fù)取樣3次，30粒種子/重復(fù)。

1.2.1 種子表型性狀測定 使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定種子縱徑、橫徑，并計算種形指數(shù)（種子橫徑/種子縱徑）單粒種子重，使用電子天平測定種子百粒重，并計算單粒種子重。

1.2.2 種子萌發(fā)性狀的測定 同年11月中旬進行種子萌發(fā)性狀的測定，以珍珠巖為基質(zhì)，利用FPQ多段人工氣候箱（寧波萊?？萍加邢薰荆ΨN子進行萌發(fā)培養(yǎng)。氣候箱設(shè)置條件為晝夜各12 h；溫度白天28℃，夜晚20℃；濕度白天90%，夜晚80%。用以下公式計算發(fā)芽率及發(fā)芽勢：

發(fā)芽率 = （正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

發(fā)芽勢 = （發(fā)芽高峰時正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

采用0.5%TTC染色法（四唑染色法）測定種子生活力。

1.2.3 育苗與種苗性狀測定 2014年2月底至3月初在浙江省淳安縣富溪林場進行育苗試驗。直接在泥土地面做床，基底鏟平，苗床為長方形，寬1.2 m，長度不限，以磚塊壘邊；床底鋪滿10 ~ 15 cm厚度的清水沙，并用木片整平。用托布津及氯氰丙溴磷（托布津:氯氰丙溴磷:水=1:1:800）浸種20 h后，將種子均勻撒播在苗床上，播種量約2 kg·m-2種子，撒播后用木板或者鐵鍬輕拍種子，使得種子基本在同一平面上，覆蓋2 ~ 3 cm灌杯基質(zhì)保濕（可選），并適當(dāng)灑水；用竹片搭設(shè)拱形骨架，拱形骨架間相距0.8 ~ 1.0 m，覆以塑料薄膜，且在邊角處用磚塊或泥土壓緊，以便保溫防鼠。保持棚內(nèi)溫度在5 ~ 25℃，并確保苗床濕潤（以苗床表面露白為干燥標(biāo)記）。時常檢查種子及沙子的干濕情況，需要時以灑水壺噴水，水中輔以多菌靈（濃度1:500）殺菌。經(jīng)常查看溫度計，適當(dāng)調(diào)節(jié)拱棚塑料薄膜，以調(diào)整棚內(nèi)溫濕度。

種子播種45 ~ 60 d后發(fā)芽，4月底待種子大部分發(fā)芽時拆除塑料拱棚，露天灌杯。塑料杯規(guī)格為10 cm(直徑)×15cm（高）；基質(zhì)由60%混合基質(zhì)、39.7% ~ 39.8%黃泥、0.2% ~ 0.3%復(fù)合肥拌和而成，其中混合基質(zhì)為65%東北泥炭土、10%谷殼、25%珍珠巖組成，并添加3 ~ 4 kg /m3緩釋肥混合基質(zhì)，緩釋肥為愛貝施控釋肥(美國辛普勞公司；為硝酸銨、磷酸銨、磷酸鈣、多磷酸銨、硫酸鉀的混合物)，復(fù)合肥為SKF高濃度純硫基復(fù)合肥（施可豐化工股份有限公司；氮磷鉀3元素組成為15-15-15，氮磷鉀總比≥45%)。灌完杯露天置于苗圃地，圃地事先起溝，石灰消毒后鋪地布。發(fā)芽種子埋入杯土中1 cm深，芽頭露出土面（注意芽生長方向），每杯一粒發(fā)芽種子，上杯結(jié)束后杯中澆透水。為防止鼠害，在其周圍放置老鼠藥和老鼠夾。育苗過程中注意杯中的干濕度，每次澆水時須澆透水，但不得積水，并定期拔草。6月氣溫高于35℃時使用遮陽網(wǎng)，以防止葉片被陽光灼傷，并于當(dāng)天15:00－16:00后收起遮陽網(wǎng)，以便苗木能及時吸取晚間及第二天早晨的露水。7月用波爾多液粉劑400 g，甲胺基阿維菌素苯甲酸鹽50 g，硫丹100 g，水150 kg混合液防治病蟲害；8月用15 g硫丹、20 g殺螨劑、1 g磷酸二氫鉀、5 g甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、水15 kg混合溶液防病治蟲；藥劑均使用3WZ-2型擔(dān)架式移動噴霧機(浙江省諸暨市園農(nóng)機械有限公司)噴灑；同時7，8月各施尿素1次，下雨前2天撒施尿素，用量為0.5g/株，尿素施用后及時清除葉面上的殘余肥料，防止燒傷葉片，如果2天內(nèi)未下雨則人工澆透水。9月施用葉面肥，配比為每15 kg 水加10 g噴施寶 (廣西噴施寶股份有限公司；有機質(zhì)≥110 g·L-1，氮磷鉀總含量≥170 g·L-1，單一含量≥10 g·L-1；錳鋅硼總含量30 ~ 50 g·L-1，單一含量≥2 g·L-1)。第2年8月中旬待鉤錐幼苗根部生長完全時換盆1次，塑料盆規(guī)格為14cm(直徑)×16 cm（高），基質(zhì)為黃泥: SKF高濃度純硫基復(fù)合肥=100:0.5，并加強后期水肥管理。

2015年1月和2016年1月，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺、卷尺分別測量苗木地徑與苗高。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 采用混合線性模型進行方差分析：

家系遺傳力

描述性統(tǒng)計分析和方差分析均在R軟件3.1.1中完成；ASReml-R 3.0用于方差分析[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子性狀的變異

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽率在種子性狀各參數(shù)中變異系數(shù)最大，達59.28%，其次為生活力及單粒種子質(zhì)量，分別達49.49%和37.33%(表1)。對不同地理種源、不同采種母樹進行分析發(fā)現(xiàn)，地理種源間及采種母樹間各種子性狀差異顯著（P＜0.05），其中地理種源間僅生活力及單粒種子質(zhì)量差異極顯著（P＜0.01），而母樹間各參數(shù)均差異極顯著（P＜0.01）。從描述性的統(tǒng)計盒形圖（圖1）可直觀地看出，種子性狀各參數(shù)各采種母樹間均差異顯著，龍泉（LQ）各母樹的種子縱徑、橫徑、種形指數(shù)在內(nèi)的種子形態(tài)參數(shù)差異不如休寧（XN）的明顯，而群之間不連續(xù)分布。這可能與鉤錐種子為大粒種子，移動距離有限有關(guān)。此外，鉤錐種子有甜味，生熟食均可，味道比板栗Castanea mollissima更佳，是松鼠Sciurus spp.等嚙齒類動物優(yōu)先獲取的食物。采摘未成熟的鉤錐果實，種子不易發(fā)芽。因此要待種子成熟時方可采果，而且要及時采摘。在浙江，一般鉤錐造林用2年生的苗，苗木培育第1年種子發(fā)芽遲、生長期短，研究發(fā)現(xiàn)種子質(zhì)量對苗木的生長有一定的影響，尤其在培苗階段。因此，要采集成熟且飽滿的種子。

鉤錐花單性，雌雄同株，天然群體中自由授粉，因而變異豐富。針對浙皖兩地理種源鉤錐的研究結(jié)果表明，不管是地理種源還是單株，差異均極顯著，變異豐富，且地理種源間種子性狀各種子質(zhì)量(發(fā)芽率、生活力、種子重)的遺傳力都較高，而種子大小的遺傳力則較小。王佩蘭等的研究發(fā)現(xiàn)，種子的長度、寬度和高度與地理環(huán)境有明顯的相關(guān)性[10]，發(fā)現(xiàn)5個地理種源鉤錐種子均值比較接近，而本研究中供試種子各參數(shù)的變幅較大，且種子也要小一些。5個地理種源種子在湖南進行試驗，生長期測定約0.5年生的苗高[8]即可達到本試驗1年生苗的平均大小。因此，開展地理種源及優(yōu)良單株選擇理論上是有效的，具有增產(chǎn)增效的潛力。紅錐C. hystrix[12]、杉木Cunninghamia lanceolata[13-14]、火炬松Pinus taeda[15]等樹種中已有地理種源及優(yōu)良單株選擇而增產(chǎn)增效的實例。

使用優(yōu)良地理種源中的個體進行雜交育種，也可以豐富并組合基因資源，提高育種成效[16]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，同一小居群中，鉤錐單株樹形變異豐富，其中不乏樹干通直，適合作為用材樹種培育的單株種質(zhì)，且不同單株葉形、葉質(zhì)、葉背葉脈的顏色也有變異，具有用作綠化觀賞樹種的潛力。因此，作為用材或觀賞樹種，鉤錐具有極大的地理種源及單株選育潛力，可根據(jù)選育的目的，從種子生產(chǎn)開始開展地理種源及家系選擇，也在此基礎(chǔ)上開展雜交育種。

鉤錐種子和苗木的性狀在地理種源和家系上均差異顯著，變異豐富，生產(chǎn)上應(yīng)基于地理種源的選擇再進行家系選擇。種子質(zhì)量對后續(xù)苗木的生長有一定的影響，尤其是出苗的第1年，且種子的遺傳力大于苗木。不論是種子還是苗木，龍泉地理種源和家系均優(yōu)于休寧地理種源和家系，應(yīng)優(yōu)先選擇龍泉地理種源，再從中選擇優(yōu)株。

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Study on Variation in Traits of Seed and Seedling and Their Inheritance in Castanopsis tibetana

YANG Jun-wen1，JIANG Jun-ma2，JIA Ning1，DONG Lei-ming3，DING Yi-wei1，HU Chun-yu1，TANG Yan-yao1，ZENG Yan-ru1
（1. State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China; 2. Chun’an Fuxi Forest Farm, Chun’an 311700, China; 3. Research Institute of Forestry, CAF, Beijing 100091, China）

Seed collections were carried out from 16 mother Castanopsis tibetana trees in Longquan of Zhejiang and Xiuning of Anhui province on October of 2013. On February and March, sowing was made in Chun’an, Zhejaing province, and seedlings were transplanted on April. Determinations were conducted on January of 2015 and 2016. Results demonstrated that the seed vertical diameter ranged from 9.66 to 25.19 mm, seed transverse diameter from 8.05 to 19.89 mm, seed shape index from 0.79 to 1.79, germination rate from 6.67% to 87%, seed viability from 10.00% to 93.33% , single seed weight from 0.93 to 2.54 g, height of 1-year seedling from 3.00 to 40.00 cm, ground diameter from 0.66 to 7.13 mm of 1-year seedling, height of 2-year seedling from 9.00 to 124.8 cm, and from 1.62 to 12.07 mm in ground diameter of 2-year seedling. Germination rate had the highest variable coefficient, about 61.31%, and the lowest was seed shape index (11.67%). There were significant difference of seed phenotype, germination trait and seedling growth among different provenances and mother trees. Seed quality had effect on seedling growth. The experiments showed that seeds from Longquan and their seedlings had lower variance but better performance than that from from Xiuning. Germination rate, seedviability and single seed weight of the same provenance had a relatively high heritability（0.50, 0.83 and 0.90）, but in terms of mother trees, the maximum heritability was found in seed shape index (0.80), followed by germination rate (0.70). The heritability of seed size and seedling growth traits was low.

Castanopsis tibetana; seed; seedling; trait variation; provenance

S792.17

：A

：1001-3776（2017）02-0065-07

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.02.010

2016-10-04；

2017-01-12

國家林業(yè)局公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201204405）

楊珺雯，碩士研究生，主要從事森林培育研究；E-mail：493427851@qq.com。通信作者，曾燕如，教授，主要從事森林培育研究；E-mail：yrzeng@zafu.edu.cn。