土貢種源58年生馬尾松母樹林種實性狀變異研究

陳美熹，葉錦培，周梓富，張 榮，白天道

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土貢種源58年生馬尾松母樹林種實性狀變異研究

陳美熹1，葉錦培2，周梓富2，張 榮2，白天道1

（1.廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.國營蒼梧縣天洪嶺林場，廣西 蒼梧 534100）

以廣西蒼梧縣天洪嶺林場優(yōu)良馬尾松種源土貢種源58年生采種母樹林為研究材料，測定分析了母樹胸徑、球果表型及種子性狀及其指標(biāo)間的相關(guān)性。結(jié)果表明：參試母樹平均胸徑58.87 cm，平均單果鮮質(zhì)量、果長及果寬分別為14.09 g，48.95 mm及24.11 mm，平均千粒質(zhì)量、發(fā)芽率及發(fā)芽勢為8.36 g，70%及45%。母樹間在球果表型及種子性狀均存在極顯著差異（<0.000 1）。相關(guān)分析表明單果質(zhì)量、果長和果寬之間、發(fā)芽率及發(fā)芽勢之間存在極顯著正相關(guān)（<0.01），其他性狀間無顯著的相關(guān)性。采用主成分及聚類分析，將參試母樹分為5類，其中第1，第2類種子質(zhì)量好，果型大，可優(yōu)先作為采種母樹。

馬尾松；土貢種源；母樹林；球果表型；種子品質(zhì)

馬尾松是我國最重要的生態(tài)造林和用材樹種之一。在我國的亞熱帶地區(qū)廣泛分布，且是該區(qū)域內(nèi)資源最為豐富的森林樹種，在我國的林業(yè)建設(shè)中占據(jù)重要地位[1]。馬尾松優(yōu)良種源主要集中分布于云開大山、南嶺山地和武夷山等地[2]。廣西壯族自治區(qū)是馬尾松重要的優(yōu)良種源分布區(qū)之一，馬尾松天然遺傳資源豐富，具有較高的改良利用價值[3-4]。

土貢種源馬尾松是馬尾松在廣西的一個地理種源，主要分布于廣西梧州市蒼梧縣，具有速生、豐產(chǎn)的特性[5-7]，于2012年獲得廣西林木良種認(rèn)證，良種編號為：桂S-SP-PM-013-2012。蒼梧縣天洪嶺林場的優(yōu)良人工土貢種源馬尾松母樹林，一直作為當(dāng)?shù)伛R尾松人工造林用種的主要來源。土貢種源馬尾松生長規(guī)律[8]、營養(yǎng)元素含量[9]及種子的遺傳多樣性[10]等方面已有相關(guān)文獻報道，但針對良種生產(chǎn)方面研究極少。為進一步科學(xué)評估和高效利用該優(yōu)良母樹林，以土貢種源58年生采種母樹林為研究材料，測定分析了母樹胸徑、球果表型（單果重、果長、果寬）及種子（千粒質(zhì)量、發(fā)芽率和發(fā)芽勢）性狀及其指標(biāo)間的相關(guān)性，以期為土貢種源馬尾松良種生產(chǎn)及進一步篩選利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料采集

本次試驗所用材料均采自廣西蒼梧縣天洪嶺林場土貢種源馬尾松58年生采種母樹林，地理坐標(biāo)為111°15′ E，23°41′ N，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨量充沛，年平均氣溫21℃，年均降水量1 504 mm，年均相對濕度78%。土壤類型為紅壤，土壤肥力中等。平均海拔350 m，坡度11 ~ 38°。

母樹林1959年造林，種子來源為土貢種源優(yōu)良天然林分混合種，當(dāng)年生裸根苗秋季造林，初始株行距1.7 m×1.7 m，林分面積2 hm2，林分先后根據(jù)表型進行了多次去劣疏伐，當(dāng)前密度為400 ~ 450株·hm-2。

對母樹林進行掛牌編號，按照均勻分散，隨機選擇的原則，2016年11月中旬在母樹林共采集30株母樹球果（母樹編號分別為：1# ~ 6#，78#，83#，85#，94#，98#，99#，1 001# ~ 1 018#），每株采集球果20 ~ 30個（其中1005#，1018#母樹由于結(jié)實量太少，采集到的球果不足20個，未進行種實性狀測定；在種子脫粒后，另有1004#號和1006#號由于種子數(shù)太少，未進行種子相關(guān)性狀測定），并使用圍徑尺測量母樹胸徑（）。

1.2 球果及種子處理方法

1.2.1 球果表型測定 以每棵母樹為單位，使用游標(biāo)卡尺分別測定測量每個球果的果長（）、果寬（），利用電子天平測定所采集球果的單果質(zhì)量（），并記錄數(shù)據(jù)。

1.2.2 球果脫粒 2016年12月4日開始，于晴天向陽通風(fēng)處，按編號分置球果于不同鋁篩中（直徑300 mm方孔篩，孔徑4 mm）進行曝曬，夜間和雨天將球果存放在干燥處。每日下午收集鋁篩底蓋中的種子。同時，考慮到天氣變化（如陰雨天）對球果處理極為不便，隨機挑選其中的6株母樹（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#），每株球果均分成兩組，一組采用烘箱干燥，一組采用日光曝曬。采用烘箱干燥的將球果根據(jù)編號分別置于有蓋鋁篩中，用恒溫烘箱，控制溫度為40℃，每天烘干8 h。每天收集脫落種子。烘干至第10天，將未開裂球果使用自來水浸泡24 h，再繼續(xù)進行烘干，直至脫粒完全。期間每日將脫落的種子收集儲存，最后將所收集的種子去翅，于4℃儲存。

1.2.3 種子千粒質(zhì)量測定 采用200粒法，測定參試的26株母樹（1004#，1005#，1006#，1018#母樹因種子數(shù)量過少未參與測定）的種子千粒質(zhì)量（）。其中上述采用兩種脫粒處理方式的6株母樹（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#）的種子，對兩種處理方式獲得的種子分別按200粒法測定千粒質(zhì)量。

1.2.4 發(fā)芽率測定 對參試的26株母樹開展發(fā)芽率測定，每株母樹隨機數(shù)取400粒種子，分成4組（重復(fù)），每組100粒。使用0.05%高錳酸鉀溶液浸泡種子24 h，再用蒸餾水清洗3次，均勻排列在鋪有濕潤濾紙的發(fā)芽盒中，置于培養(yǎng)箱內(nèi)。設(shè)置夜間溫度為16 ~ 21℃，光照為0 lx；白天溫度設(shè)置在17 ~ 25℃，光照為1 000 lx。每日觀察并記錄。發(fā)芽率以發(fā)芽試驗終期正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比計算：

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

發(fā)芽勢指在發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達到最高峰時，正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分比[3]：

發(fā)芽勢（）=發(fā)芽高峰期種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

萌發(fā)試驗周期為2017年3月3－22日，試驗周期20 d。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

使用Excel進行數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計整理，再用R（v3.4.1）軟件[11]對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析、相關(guān)分析、主成分分析及等級聚類。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同母樹球果表型差異分析

對隨機抽樣獲得的28株母樹（1005#，1018#母樹因球果數(shù)量過少未參與分析）的胸徑，，及進行測定（表1），58年生母樹平均胸徑為58.87 cm，平均單果重14.09 g，平均果寬24.11 mm，平均果長48.95 mm。不同母樹間性狀變異較大（表1，圖1），與母樹內(nèi)相應(yīng)指標(biāo)的變異系數(shù)基本相當(dāng)，表明這些性狀受較強的遺傳控制。其中最大為1#，最小為1 016#，最大與最小相差15.4 g。最大為99#，最小為1 016#。最大為3#，最小為1 016#。1 016#、和果寬均最小。

表1 不同采種母樹間在胸徑及球果表型性狀上的變異情況

方差分析表明（圖1），不同母樹之間球果的（F=22.63，<0.000 1），（F=18.49，<0.000 1）和（F=20.91，<0.000 1）均存在極顯著差異。

注：圖中水平虛線表示各指標(biāo)總體均值。

Figure 1 Difference on,,andamong tested mother trees

2.2 不同球果脫粒方式、不同母樹種子千粒質(zhì)量及生活力差異分析

對同時采用日光曝曬和烘箱干燥的6株母樹（5#，78#，1 002#，1 009#，1 010#和1 017#）的種子從，及3個方面進行比較（表2），結(jié)果顯示兩種處理間差異均不顯著。表明40℃烘箱干燥脫粒對種子，及無顯著的負(fù)面影響。

表2 不同球果脫粒處理方式下種子品質(zhì)性狀方差分析

2.3 不同母樹種子千粒質(zhì)量及生活力差異分析

參試的26株母樹的平均發(fā)芽率為70%，平均發(fā)芽勢為45%，平均千粒質(zhì)量為8.36 g（1004#，1005#，1006#，1018#母樹因種子數(shù)量過少未參與分析）。方差分析顯示（圖2），不同母樹之間種子的（F=7.57，＜0.000 1）、（F=3.79，＜0.000 1）及（F=89.06，＜0.000 1）均呈極顯著差異。78#母樹的最高（91.5%），其次為94#，99#和1 009#號，均在85%以上。最高為78#（69%），高于60%的母樹還包括1 012#，1#，1 013#。2#母樹和均最低。最高為78#（12.66 g），此外2#，1 009#，85#，5#及1 003#均在10 g以上。

注：圖中水平虛線表示各指標(biāo)總體均值。

Figure 2 Difference of,andamong tested trees

2.4 采種母樹生長、球果及種子性狀間的相關(guān)分析

分別對胸徑，，果寬，，，與做Pearson相關(guān)分析。結(jié)果表明（表3），，，彼此呈極顯著正相關(guān)，與呈極顯著正相關(guān)（＜0.01），其他性狀間未檢測到顯著的相關(guān)性。

表3 母樹胸徑、球果性狀及種子品質(zhì)性狀間的相關(guān)性

注：**表示在0.01水平上差異極顯著。

2.5 母樹多性狀綜合評價

因不同母樹間在多個研究性狀上均有顯著差異，且部分性狀間存在顯著的相關(guān)性，根據(jù)這些性狀來綜合評價不同母樹的優(yōu)劣，采用主成分分析法來判斷。主成分方程顯示（表4），主成分1（PC1）在第4（載荷0.538 1）、第5（載荷0.507 7）、第6（載荷0.520 6）性狀上的載荷較大。表明PC1主要為（4），（5），（6）的綜合反映指標(biāo)。而主成分2（PC2）主要是（3）（載荷0.572 1），（2）（載荷0.494 7）及（1）（載荷0.203 5）的綜合反映。整體來看，PC1主要反映的是球果表型指標(biāo)，PC2主要是種子生活力指標(biāo)，兩個主成分的累積貢獻率達到了68.30%，能初步反映出不同母樹的情況。

表4 主成分方程及貢獻率

從前兩個主成分的載荷圖（圖3A）可以看出，種子性狀（，及）較優(yōu)的母樹位于I，II象限，果型較大的母樹位于I，IV象限，而母樹胸徑較大的主要位于III象限?；诜N子質(zhì)量和球果性狀是良種生產(chǎn)群體的主要考慮指標(biāo)，因此，位于I象限的母樹為再選育及采種首選母樹（78#，1 009#，94#，1 013#，1 012#、98#及1 011#）。

圖3 土貢種源馬尾松母樹性狀主成分（A）及聚類分析（B）

Figure 3 Principal component analysis and hierarchical cluster analysis of mother trees

聚類分析可將母樹大致分為五類（圖3B），第一類種子質(zhì)量好，球果中等。第二類為種子質(zhì)量較好，果型大；第三類為種子質(zhì)量中等，但球果較??；第四類母樹生長量大（胸徑），但種子質(zhì)量較差且球果較小，第五類種子質(zhì)量極差。

3 結(jié)論與討論

對58年生土貢種源馬尾松母樹林球果及種子相關(guān)性狀的研究結(jié)果表明：該母樹林平均球果長48.95 mm，平均果寬24.11 mm及平均單果質(zhì)量14.09 g，與其他馬尾松種源及良種生產(chǎn)群體（種子園）相比，球果大小及重量屬于中等偏小型[12-14]。這與謝善高等[7]在該林分36年生（1997年）時的調(diào)查結(jié)論一致。表明小果型是土貢種源馬尾松的普遍遺傳特性。該母樹林種子平均千粒質(zhì)量8.36 g，70%及45%，低于其他馬尾松[13-15]。主要原因可能是母樹林林齡過大，生殖能力有所衰退，進而導(dǎo)致花粉不足，授粉不充分，使空粒、癟粒種子比例增加，降低種子平均千粒質(zhì)量及生活力。同時在母樹球果采集過程中也發(fā)現(xiàn)，大部分母樹的球果數(shù)量較少，本研究采集的30株母樹中有1 005#，1 018#球果數(shù)量不足20個，此外有1 004#，1 016#因球果脫粒獲得的種子數(shù)量太少而在萌發(fā)實驗中剔除。

不同母樹之間在球果（，和）及種子性狀（種子，和）上均具有極顯著差異，表明母樹之間存在較強的遺傳差異，該母樹林具有較強的再選擇潛力。從主成分分析及聚類結(jié)果來看，參試母樹根據(jù)球果及種子及母樹胸徑指標(biāo)可大致分為5類，考慮到母樹已達58年生，超過了其數(shù)量成熟齡[16]，母樹生長指標(biāo)（）相對較為次要，種子及球果性狀是主要考評指標(biāo)，因此具有較高種子生活力及較大球果的1，2類母樹是土貢種源馬尾松良種繁育的首選母樹。

考慮到日光曝曬易受陰雨天氣的限制，本研究對部分母樹球果分別采用了兩種脫粒方式（日光曝曬和室內(nèi)烘箱干燥）。結(jié)果表明，40℃烘箱干燥脫粒與日光曝曬獲得的種子在千里重和生活力上無顯著差異。該結(jié)果與其他馬尾松球果烘干[17-18]研究結(jié)果類似。所以在天氣狀況不佳、場地有限或需考慮時間因素，完全可用烘干處理獲得種子。

基于該母樹林林齡較大，繁殖能力日益不足，種子質(zhì)量下降，且樹體高大，極難采種，該母樹林的更新?lián)Q代工作急需開展。將在對母樹林結(jié)實量及種子質(zhì)量全面評估基礎(chǔ)上，從中挑選優(yōu)良母樹，同時從土貢優(yōu)良天然及人工林分選擇部分優(yōu)樹，嫁接組建新的良種生產(chǎn)群體，并結(jié)合樹體管理、花粉管理、合理配置等林木良種生產(chǎn)群體管理方法，獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)的土貢種源馬尾松良種。

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Cone and Seed Characters of 58-yearin Cangwu

CHEN Mei-xi1，YE Jin-pei2，ZHOU Zi-fu2，ZHANG Rong2，BAI Tian-dao1

（1.Forestry College of Guangxi University, Nanning 530004, China; 2.Cangwu Tianhongling State-owned Forest Farm of Guangxi, Cangwu 543108, China）

Cones were harvested from 58-yearat seed orchard in Cangwu of Guangxi in November of 2016.The measurement was carried out on DBH of harvested 30 mother trees, fresh cone weight, cone length, cone width, thousand seed mass, germination rate and germination energy.The result demonstrated that `mean DBH was 58.87 cm, mean cone mass, length width was 14.09 g, 48.95 mm and 24.11 mm.The average thousand seed mass, germination rate and energy was 8.36 g, 70% and 45% respectively.There was extremely significant difference of cone and seed characters among mother trees.Correlation analysis showed that there was evident positive relation among cone mass, length and width, as well as between germination rate and energy.Principle component and cluster analysis indicated that tested mother trees could be classified into five groups.

; provenance; seed orchard; cone character; seed quality

S722.1

A

1001-3776（2018）05-0015-06

2018-01-26；

2018-05-28

廣西梧州市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃（201501020）；廣西大學(xué)博士科研啟動基金（XBZ160142）

陳美熹，碩士在讀，從事林木良種選育研究；E-mail：cmx4312@163.com。

葉錦培，高級工程師，從事森林培育學(xué)研究；E-mail：18776956049@163.com

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.05.003