羅田垂枝杉人工雜交研究初報

黃國偉 許業(yè)洲 晏紹良 杜超群 袁 慧 方聯(lián)群

(1.湖北省林業(yè)科學研究院 武漢 430075；2.湖北省速生豐產(chǎn)林工程技術(shù)研究中心 武漢 430075； 3.黃岡市羅田縣林業(yè)局 黃岡 438600)

杉木(Cunninghamialanceolata)作為我國重要的用材林樹種，多年來為選育優(yōu)良品種，開展了大量的雜交育種工作，并培育了許多優(yōu)良品種進行推廣造林，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[1,2]。羅田垂枝杉是湖北省特有的杉木優(yōu)良變異類型，其主要形態(tài)特征是樹冠窄小，呈尖塔形，冠幅1.5 m左右，2～3 a生以上的老枝下垂，與主干交角達150°，當側(cè)枝生長到6～7 a時，于當年的秋冬自然脫落，其側(cè)枝和樹冠的形態(tài)特征明顯區(qū)別于杉木的變異類型[3-5]。由于垂枝杉自身典型的特點，開發(fā)推廣利用價值巨大。開展垂枝杉自交及與其他杉木類型雜交相關(guān)研究，不僅可以引入新的基因資源，豐富育種材料，為以后優(yōu)良新品種選育打下良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時也可以為垂枝杉側(cè)枝自然脫落機理研究提供試驗材料，為進一步揭示垂枝杉自然整枝過程提供基礎(chǔ)支持[6-9]。因此，開展垂枝杉雜交試驗和相關(guān)研究意義重大。

1 試驗設(shè)計與方法

1.1 材料來源

母本為4株垂枝杉和1株黃枝杉位于羅田縣林科所基地試驗林，均為14 a生大樹。紅心杉花粉采自大樹枝條在湖北省林科院基地扦插所育的2 a生苗，已生殖成熟并在花期時大量開花散粉。

1.2 試驗設(shè)計

共設(shè)計十個組合，每個組合套袋雌花總數(shù)在30朵以上(表1)，C1、C2、C3、C4為四株垂枝杉，H為一株黃枝杉，并采集了C1和H 的花粉作為父本，R1、R2為兩株紅心杉花粉，五株杉木各選擇5～10朵雌花只掛牌標記，不進行其他措施，任其自然授粉，作為對照(表2)，編號分別為C1CK、C2CK、C3CK、C4CK、HCK。

表1 雜交組合設(shè)計

表2 雜交組合對照

1.3 調(diào)查方法

11月初球果成熟后分雜交組合進行座果率和球果大小調(diào)查。球果長寬：測量球果的長度和最寬處直徑，單位為cm，保留兩位小數(shù)點，調(diào)查所有組合采集的球果。成果率：果子發(fā)育成熟的個數(shù)與套袋總雌花數(shù)的比值，按雜交組合統(tǒng)計。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Excel2007進行數(shù)據(jù)處理，通過SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和多重比較(采用Duncan新復極差法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交時間及方法

圖1 花枝套袋及盛開的雌花

圖2 授粉成功后雌花鱗片閉合

通過兩年的花期觀察發(fā)現(xiàn)，垂枝杉雌花早于雄花約一周開放，一般在三月上旬開花，所以垂枝杉進行自交授粉時需要提前一年采集雄花粉低溫干燥保存，用作第二年的雜交試驗。為防止外來花粉干擾，對選擇作為授粉對象的雌花應在黃枝杉等雄花開放一周前使用硫酸紙?zhí)状?月中下旬應時常觀察記錄雄花發(fā)育情況，防止雌花套袋過晚接收到不明來源的花粉。待3月上旬雌花開放，鱗片內(nèi)有粘液時及時進行授粉，可用軟毛筆蘸取花粉對雌花進行人工授粉，一般授粉兩到三遍，授完粉及時密封紙袋，避免其他花粉飄入，上午授粉效果最佳。約十天后，授粉成功的雌花鱗片閉合，及時將紙袋取下，以免影響球果正常發(fā)育。

2.2 不同雜交組合座果率比較

排除對照后，所有雜交組合中座果率最高的為C3×R2和H×H，座果率達到100%，座果率最低的組合為C2×C1，僅達到60%，垂枝杉花粉活力相對較低；人工授粉雜交組合的平均座果率為83.26%，五棵母株天然雜交平均座果率為67.95%；四株垂枝杉C1、C2、C3、C4和一株黃枝杉H作為母本每株平均座果率分別為69.96%、73.33%、83.93%、85.78%和77.78%，不同母株間并無較大差異；從雜交結(jié)果可以看出，不同雜交組合之間座果率差異較大，人工授粉能顯著提高座果率，無論是垂枝杉還是黃枝杉作為母株進行雜交，都可獲得大量雜交種，從而可獲得大量的遺傳群體開展子代測定，為優(yōu)良品種選育提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表3 不同雜交組合座果率比較

2.3 不同組合球果大小比較

對球果生長性狀進行方差分析，發(fā)現(xiàn)不同雜交組合間球果長寬均存在顯著差異。雜交組合C1×C2的球果長和寬最小分別為2.92 cm和2.77 cm，僅為雜交組合H×H球果長和寬的72.10%和74.66%。不同雜交組合球果生長性狀表現(xiàn)出豐富的形態(tài)多樣性，無論是垂枝杉作為母本，還是黃枝杉作為母本，球果都有大有小，不過所有組合中球果長和寬較大，發(fā)育最好的幾個組合都是人工控制授粉，明顯優(yōu)于作為對照的自然授粉。

表4 不同組合球果大小方差分析

表5 不同雜交組合球果大小比較

注：不同小寫字母表示0.05水平下差異顯著。

3 結(jié)論與討論

從雜交試驗的結(jié)果可以看出，垂枝杉存在雌雄花花期不一致現(xiàn)象，進行垂枝杉自交時，可以通過采集雄花粉低溫干燥保存一年，第二年進行雌花授粉。雜交前期要時刻關(guān)注雌雄花發(fā)育和開放情況，一般應于雄花開放前一周左右提前進行雌花枝套袋，根據(jù)雌花綻放程度，把握雜交最佳時機，及時進行人工授粉，從而提高雜交成功率。完成雜交后約十天要將紙袋取下，以免損傷球果影響發(fā)育。

無論垂枝杉是自交還是和紅心杉及黃枝杉雜交，都具有較好的親和性，較易獲得雜交種，不同雜交組合間球果大小存在顯著差異，

變異豐富，這可以為垂枝杉的種質(zhì)創(chuàng)新及優(yōu)良品種選育提供大量的選擇材料。通過試驗還發(fā)現(xiàn)人工控制授粉的組合座果率高，球果發(fā)育好，明顯優(yōu)于自然授粉，因此杉木種子園建設(shè)中應加強人工輔助授粉措施 ，從而提高結(jié)實率和種子質(zhì)量[10]。

總之，垂枝杉作為優(yōu)良杉木變異類型，與其他杉木不存在生殖隔離現(xiàn)象，可通過雜交進行遺傳改良和優(yōu)良品種培育，開展多種多樣的垂枝杉雜交研究意義重大。