不同松樹(shù)種間雜交類型的可育性分析

孫明升 馮源恒 賈婕 楊章旗

摘 要：探究不同松樹(shù)種間雜交可育性，為松樹(shù)種間雜交育種親本選配提供依據(jù)，進(jìn)而為松樹(shù)的雜種優(yōu)勢(shì)研究積累材料。該研究利用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，通過(guò)92個(gè)松樹(shù)種間雜交組合與20個(gè)半同胞對(duì)照，分析9種松樹(shù)種間雜交類型子代的平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量、百粒重、發(fā)芽率與成苗率5項(xiàng)育性指標(biāo)，綜合球果期、種期與苗期3個(gè)階段的表現(xiàn)，利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)不同松樹(shù)種間雜交類型進(jìn)行可育性綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：加勒比松×濕地松（C×E）、濕地松×加勒比松（E×C）與濕地松×火炬松（E×T）3種雜交類型育性表現(xiàn)優(yōu)于或接近相應(yīng)的半同胞對(duì)照，馬尾松×濕地松（M×E）、馬尾松×火炬松（M×T）、馬尾松×加勒比松（M×C）、火炬松×加勒比松（T×C）、火炬松×馬尾松（T×M）與火炬松×濕地松（T×E）雜交類型育性表現(xiàn)遠(yuǎn)低于半同胞對(duì)照，表現(xiàn)出低育性甚至不育。綜合5項(xiàng)育性指標(biāo)，亞組內(nèi)雜交育性的整體表現(xiàn)明顯優(yōu)于亞組間雜交;濕地松與加勒比松為母本的3種雜交組合育性表現(xiàn)總體水平明顯優(yōu)于馬尾松與火炬松為母本的另外6種雜交組合。9種雜交類型中除了火炬松×濕地松（T×E）外，均獲得了具有生活力的雜交子代，尤其馬尾松與3種國(guó)外松的雜交子代在相關(guān)研究中是首次獲得，對(duì)松樹(shù)種間雜交育種的研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：雜交松，種實(shí)表型性狀，可育性，種間雜交，綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：Q945.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2021）08-1270-10

Abstract： The aim of this study was to explore the fertility of interspecific hybridization of different pines， to provide basis for parents selection of interspecific hybrid breeding of pines， and to accumulate materials for the study of heterosis of pines. In this study， average number of seed production， average weight of seed production， 100-seed weight， germination rate and seedling rate of the progenies of nine interspecific hybrid types of pine trees were analyzed by 92 interspecific hybrid combinations and 20 half-sib controls using randomized block design. The performance of the progenies in cone， seed and seedling stage was analyzed comprehensively， and comprehensive evaluation of the fertility of cross types of different pine species was done by using the fuzzy mathematical membership function. The results were as follows： The three hybrid types of Pinus caribaea×P. elliottii（C×E）， P. elliottii×P. caribaea（E×C） and P. elliottii×P. taeda（E×T） were better than or close to half-sib controls， and P. massoniana×P. elliottii（M×E）， P. massoniana×P. taeda（M×T）， P. massoniana×P. caribaea（M×C）， P. taeda×P. caribaea（T×C）， P. taeda×P. massoniana（T×M） and P. taeda×P. elliottii（T×E） were much lower than those of half-sib controls. According to the five fertility indexes， the overall performance of hybridization in the subgroup was better than that of intersubgroup hybridization， and that of the three hybrids of P. elliottii and P. caribaea as female parent was better than that of the other six hybrids of P. massoniana and P. taeda as female parent. In addition to P. taeda×P. elliottii（T×E）， the living hybrid offspring were obtained in all the nine hybrids， especially the living hybrid offspring of P. massoniana and three kinds of foreign pines were obtained for the first time in relevant studies. It is of great significance to the study of interspecific hybridization breeding of pine trees.

Key words： hybrid pine， fruit and seed phenotypic traits， fertility， interspecific hybridization， comprehensive appraisal

松樹(shù)種間雜交是綜合利用現(xiàn)有種質(zhì)和遠(yuǎn)緣種質(zhì)的優(yōu)良性狀來(lái)拓寬種內(nèi)遺傳資源、擴(kuò)大基因庫(kù)、彌補(bǔ)近緣雜交的局限性是種質(zhì)創(chuàng)新的重要途徑（欒啟福等，2011）。林業(yè)上雜交育種實(shí)例多為遠(yuǎn)緣雜交，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交來(lái)獲得雜種優(yōu)勢(shì)是林木遺傳改良的常用方法。馬尾松（Pinus massoniana）是我國(guó)亞熱帶地區(qū)分布最廣的森林樹(shù)種，也是荒山造林的先鋒樹(shù)種（馮源恒等，2019）;火炬松（P. taeda）具有優(yōu)良材性，已成為我國(guó)南方集體林區(qū)短周期造紙用材和建筑用材的主要栽培樹(shù)種之一（徐有明等，2005）;濕地松（P. elliottii）具有生長(zhǎng)快、材質(zhì)好、產(chǎn)脂高和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是美國(guó)的主要造林樹(shù)種之一（南方松種源試驗(yàn)協(xié)作小組，1985）;加勒比松（P. caribaea）具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，是南亞熱帶低海拔丘陵地區(qū)造林綠化的主要樹(shù)種之一（曾小平等，1999）。隨著松樹(shù)育種工作的深入和人們對(duì)育種目標(biāo)的不斷提高，種內(nèi)遺傳變異的幅度往往不能滿足人們的育種需求。因此，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交打破種間雜交障礙，使優(yōu)良基因在種間充分流動(dòng)，培育兼具不同物種優(yōu)良特性的新種質(zhì)，具有廣闊的前景和重要的應(yīng)用價(jià)值（Cheng et al.，2011）。

然而，與正常雜交結(jié)實(shí)相比，從花粉萌發(fā)、生長(zhǎng)到果實(shí)成熟及雜交子代的生長(zhǎng)、發(fā)育，松樹(shù)種間雜交都可能會(huì)面臨一些困難。因此，探究不同松樹(shù)種間雜交類型的可育性成為高效選配雜交親本的重要前提。為全面分析不同松樹(shù)種間雜交類型可育性，本研究從種間雜交子代的球果期、種期與苗期3個(gè)階段，比較全面地探究種間雜交松可育性，為松樹(shù)種間雜交育種親本選配提供依據(jù)。探討種間雜交松在球果期、種期與苗期性狀上的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，為松樹(shù)種間雜種優(yōu)勢(shì)研究積累材料 。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料為廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院于2016年與2017年在南寧市林業(yè)科學(xué)研究所（108° 00′ E、23° 10′ N）進(jìn)行松樹(shù)種間雜交試驗(yàn)得到的球果。雜交組合共92個(gè)（表1），其中馬尾松×濕地松（M×E）7個(gè);馬尾松×火炬松（M×T）11個(gè);馬尾松×加勒比松（M×C）5個(gè);火炬松×加勒比松（T×C）4個(gè);火炬松×濕地松（T×E）7個(gè);火炬松×馬尾松（T×M）6個(gè);濕地松×火炬松（E×T）27個(gè);濕地松×加勒比松（E×C）20個(gè);加勒比松×濕地松（C×E）5個(gè)。同時(shí)設(shè)置馬尾松、濕地松、加勒比松與火炬松各5個(gè)半同胞對(duì)照（表2）。

1.2 方法

1.2.1 種實(shí)性狀測(cè)定 對(duì)收集回來(lái)的雜交球果進(jìn)行常規(guī)觀察與測(cè)量，統(tǒng)計(jì)每個(gè)雜交子代號(hào)其球果的總數(shù)量和總重量;之后分類整理，取得種子后，每個(gè)雜交子代號(hào)隨機(jī)選取100粒種子稱重，重復(fù)5次，統(tǒng)計(jì)百粒重與總重。

1.2.2 育苗試驗(yàn) 2018年10月在廣西壯族自治區(qū)馬尾松工程技術(shù)研究中心（22°55′ N、108°20′ E）播種，苗床寬0.6 m，條狀播種，條寬20 cm，條與條之間用木板隔離。所有種子采收后均經(jīng)過(guò)手工初步篩選，每個(gè)組合隨機(jī)數(shù)100粒種子，重復(fù)4次（400粒），之后將這4個(gè)重復(fù)的種子按照隨機(jī)區(qū)組的方法（一列小區(qū)）播種在以黃心土為主要基質(zhì)的普通苗床中，稻草覆蓋，澆水，遮蔭網(wǎng)遮蔭保濕，待種子基本萌發(fā)、地上部分長(zhǎng)3 cm左右時(shí)，揭去覆蓋稻草，觀察并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，移苗后繼續(xù)遮蔭澆水，調(diào)查最后移出的每個(gè)小區(qū)保留苗木的數(shù)量來(lái)計(jì)算成苗率。

1.2.3 指標(biāo)選取 （1）平均球果產(chǎn)種數(shù)：每個(gè)雜交組合子代種子總數(shù)量與球果總數(shù)量的比值。

（2）平均球果產(chǎn)種量：每個(gè)雜交組合子代種子總重量與球果總重量的比值。

（3）百粒重：每個(gè)組合隨機(jī)挑選的100粒子代種子的重量。

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

（5）成苗率（%）=正常成苗種子總數(shù)/供試種子數(shù)×100。

平均球果產(chǎn)種數(shù)一定程度上體現(xiàn)出松樹(shù)種間雜交兩親本交配是否親和;平均球果產(chǎn)種量是反映生殖適應(yīng)性的重要指標(biāo)（毛建豐等，2007）;百粒重是體現(xiàn)種子大小與充實(shí)程度的一項(xiàng)指標(biāo);種子發(fā)芽率是評(píng)價(jià)林木種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，是種子分級(jí)和定價(jià)的主要依據(jù)，在種子生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)中有著重要意義，在育苗調(diào)種前通常需要檢測(cè)種子的發(fā)芽率（顏啟傳，2001）;成苗率的高低可以綜合地體現(xiàn)出不同松樹(shù)種間的雜交親和性以及對(duì)外界條件的自身適應(yīng)性。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析方法 用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用SPSS 23.0軟件的GLM模塊對(duì)不同組間與種間雜交類型相關(guān)育性指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，用LSD法多重比較分析不同組間與種間水平之間各個(gè)育性指標(biāo)的差異顯著性。以yijkl=u+Ti+C（i）j+B（ij）k+εijkl為線性模型對(duì)9種不同松樹(shù)種間雜交子代的平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量、百粒重、發(fā)芽率與成苗率等5項(xiàng)育性指標(biāo)進(jìn)行雜交類型間、雜交組合間的系統(tǒng)分組設(shè)計(jì)方差分析。式中：yijkl表示來(lái)自第i個(gè)雜交類型第j個(gè)雜交組合在第k個(gè)區(qū)組第l個(gè)個(gè)體性狀值;u表示總體平均值;Ti表示雜交類型效應(yīng);C（i）j為雜交組合效應(yīng);B（ij）k為區(qū)組效應(yīng);εijkl為隨機(jī)誤差。

利用單一育性指標(biāo)評(píng)價(jià)松樹(shù)種間雜交育性水平的局限性很大，尚缺乏可用來(lái)鑒定不同松樹(shù)種間雜交類型育性水平的綜合評(píng)價(jià)體系。為全面、客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)不同松樹(shù)種間雜交類型的育性水平，需根據(jù)多個(gè)性狀綜合評(píng)價(jià)（王賀正，2007;李貴全等，2007）。隸屬函數(shù)值法客觀合理，克服了單一性狀指標(biāo)評(píng)價(jià)的局限性，基于多項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定的基礎(chǔ)上，采用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)的方法能提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性（張智猛等，2011）。本文利用隸屬函數(shù)值綜合評(píng)估的方法，綜合評(píng)價(jià)了9種不同松樹(shù)種間雜交類型的育性水平。

式中：Xi指的是某一指標(biāo)的測(cè)定值;Xmax與Xmin分別指的是該對(duì)應(yīng)育性指標(biāo)的最大值與最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同松樹(shù)亞組雜交可育性指標(biāo)分析

在Price et al.（1998）提出的松屬內(nèi)種的分類中，加勒比松、濕地松與火炬松同屬一個(gè)亞組（Australes），馬尾松屬另一個(gè)亞組（Pinus）。在本試驗(yàn)中，M×E、M×T、M×C與T×M為A組（亞組間雜交），T×C、T×E、E×T、E×C與C×E為B組（亞組內(nèi)雜交）。綜合5項(xiàng)指標(biāo)，亞組內(nèi)雜交的育性表現(xiàn)明顯優(yōu)于亞組間雜交（表3）。對(duì)亞組間雜交與亞組內(nèi)雜交相關(guān)育性指標(biāo)進(jìn)行方差分析，平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量、百粒重、發(fā)芽率與成苗率均有極顯著差異（表4），說(shuō)明在不同松樹(shù)種間雜交中，親本親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近會(huì)使親本配合力有很大差別，雜交子代在球果期、種期、苗期的生長(zhǎng)表現(xiàn)存在很大差異。從變異幅度上看，除了百粒重，B組其余4項(xiàng)指標(biāo)的極大值均顯著大于A組，一定程度上說(shuō)明松樹(shù)種間雜交親本親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近通過(guò)影響親本配合力來(lái)進(jìn)一步影響雜交子代在球果期、種期與苗期3個(gè)階段雜種優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)生與表現(xiàn)。

2.2 不同松樹(shù)種間雜交類型可育性指標(biāo)分析

由表5可知，9種雜交類型中除了T×E外，均獲得了具有生活力的雜交子代。C×E的平均球果產(chǎn)種數(shù)最高，平均每顆球果可以產(chǎn)種59.7粒，T×E平均球果產(chǎn)種數(shù)最低，T×E產(chǎn)種數(shù)為0的組合數(shù)占總組合數(shù)的50.0%，受精前不親和或者是染色體配對(duì)障礙是造成這種現(xiàn)象的主要原因;C×E的平均球果產(chǎn)種量最高，平均每千克球果可以產(chǎn)種34.29 g，T×E的平均球果產(chǎn)種量最低，平均每千克球果產(chǎn)種僅1.37 g;T×M的百粒重平均值最高，達(dá)2.73 g，M×E的百粒重平均值最低，僅0.66 g。在其他松樹(shù)種間雜交子代中，E×T、E×C與T×E的百粒重均大于2.00 g，T×C、M×C與C×E依次遞減，百粒重平均值在1.00～2.00 g之間，M×T的百粒重平均值僅為0.84 g?？赡苁且?yàn)殡s交不親和性等原因，M×C、E×T、E×C與T×M種子的發(fā)育參差不齊，種子大小差異很大，種子百粒重變異幅度也較大。M×C 與E×T中個(gè)別雜交組合平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量與百粒重的最大值遠(yuǎn)大于相應(yīng)半同胞對(duì)照3個(gè)指標(biāo)的最大值，原因可能是種間雜種優(yōu)勢(shì)在種實(shí)階段的初步表現(xiàn)。

在所有種間雜交類型中，C×E種子的平均發(fā)芽率最高，達(dá)38.99%;平均發(fā)芽率最低的是T×E，14個(gè)雜交組合的平均發(fā)芽率均為0，主要原因可能是火炬松作母本與濕地松受精后雜種胚敗育及不育，進(jìn)而導(dǎo)致胚、胚乳和子房組織在發(fā)育時(shí)不能進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，尤其是胚乳發(fā)育不正常所造成的胚營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，進(jìn)而阻礙其正常的生長(zhǎng)發(fā)育。在其他幾種松樹(shù)種間雜交組合中，E×C、E×T的平均發(fā)芽率為28.71%、15.39%，M×E、M×T、M×C、T×C、T×M雜交子代的平均發(fā)芽率均小于10.00%。C×E種子的平均成苗率最高，達(dá)33.32%;最低的是T×E，雜交子代平均成苗率為0;E×C、E×T的平均成苗率為19.78%、14.17%;M×E、M×T、M×C、T×C、T×M的平均成苗率均小于10.00%。這與相對(duì)應(yīng)平均發(fā)芽率的高低水平相一致。E×T、E×C與C×T中個(gè)別雜交組合發(fā)芽率與成苗率的最大值明顯大于相應(yīng)半同胞對(duì)照兩指標(biāo)的最大值，原因可能是種間雜種優(yōu)勢(shì)在雜交松苗期的逐步表現(xiàn)。

與半同胞對(duì)照比較，C×E與E×C雜交子代的平均球果產(chǎn)種數(shù)與平均球果產(chǎn)種量?jī)?yōu)于加勒比松半同胞;T×M雜交子代的平均百粒重優(yōu)于馬尾松半同胞子代對(duì)照（表6）。這可能是雜種優(yōu)勢(shì)在雜交子代生長(zhǎng)過(guò)程中的初步表現(xiàn)。半同胞子代的發(fā)芽率與成苗率均高于相應(yīng)的種間雜交子代。在不同種間雜交類型之間，對(duì)雜交子代平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量、百粒重、發(fā)芽率與成苗率等5項(xiàng)育性指標(biāo)進(jìn)行方差分析均有極顯著差異（表7），表明種間雜交育種是創(chuàng)造變異的一種可靠手段，系統(tǒng)研究不同松樹(shù)種間雜交可育性對(duì)于雜交工作中的親本選擇和雜交優(yōu)勢(shì)的評(píng)估利用是非常必要的。

在本試驗(yàn)所有種間雜交類型中，依據(jù)5項(xiàng)育性指標(biāo)，以濕地松與加勒比松為母本的3種雜交組合育性表現(xiàn)總體水平明顯優(yōu)于馬尾松與火炬松為母本的6種雜交組合。這說(shuō)明在松樹(shù)種間雜交中，親本種不同，親本配合力有很大差別，雜交子代在球果期、種期、苗期的生長(zhǎng)表現(xiàn)也存在很大差異。不同松樹(shù)進(jìn)行種間雜交，育性指標(biāo)的變異幅度最大值一定程度上從表型性狀體現(xiàn)出種期與苗期時(shí)的雜種優(yōu)勢(shì)。由表5與表6可知，對(duì)比半同胞對(duì)照，E×T、E×C與C×E個(gè)別組合在種期與苗期都表現(xiàn)出一定的雜種優(yōu)勢(shì);M×C的百粒重變異幅度極大值也高于其半同胞對(duì)照，說(shuō)明M×C雜交子代中個(gè)別組合在種子質(zhì)量上表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)。

對(duì)不同松樹(shù)種間雜交5項(xiàng)育性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表8。總體上，松樹(shù)種間雜交5項(xiàng)育性指標(biāo)之間存在正相關(guān)性。平均球果產(chǎn)種數(shù)與平均球果產(chǎn)種量存在顯著正相關(guān)，與發(fā)芽率存在顯著正相關(guān);平均球果產(chǎn)種量與發(fā)芽率、成苗率均存在顯著正相關(guān);發(fā)芽率與成苗率存在極顯著正相關(guān)。

2.3 不同松樹(shù)種間雜交類型可育性綜合評(píng)價(jià)

對(duì)9種不同松樹(shù)種間雜交類型進(jìn)行可育性綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表9。由表9可知，9種不同松樹(shù)種間雜交類型可育性由優(yōu)到劣依次為C×E、E×C、E×T、T×C、T×E、M×E、M×C、M×T、T×M。亞組內(nèi)雜交的育性表現(xiàn)明顯優(yōu)于亞組間雜交;濕地松與加勒比松為母本的3種雜交組合育性表現(xiàn)總體水平明顯優(yōu)于馬尾松與火炬松為母本的6種雜交組合。

3 討論

3.1 不同松樹(shù)種間雜交育性分析

種間雜交研究重要的科學(xué)價(jià)值體現(xiàn)在突破生殖隔離障礙，獲得具有生活力的子代，進(jìn)而尋找具有雜種優(yōu)勢(shì)的子代。9種雜交類型中除T×E外，均獲得了具有生活力的雜交子代，尤其馬尾松與3種國(guó)外松的雜交子代在同類相關(guān)研究中是首次獲得，對(duì)進(jìn)一步研究松樹(shù)種間雜種優(yōu)勢(shì)具有重要意義。松樹(shù)進(jìn)化史研究與其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系密不可分，在Price et al.（1998）提出的松屬內(nèi)種的分類中，加勒比松、濕地松與火炬松同屬一個(gè)亞組（Australes），馬尾松屬另一個(gè)亞組（Pinus），相同亞組內(nèi)的種親緣關(guān)系最近。洑香香等（2011）利用5對(duì)SSR引物獲得的41個(gè)種間多態(tài)性位點(diǎn)，構(gòu)建的10個(gè)松樹(shù)近緣種親緣關(guān)系與傳統(tǒng)的研究結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)把9種雜交類型分成亞組間雜交與亞組內(nèi)雜交，結(jié)果發(fā)現(xiàn)亞組內(nèi)雜交子代在球果期、種期與苗期的整體表現(xiàn)要明顯優(yōu)于亞組間雜交，說(shuō)明親本間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近通過(guò)影響親本配合力，進(jìn)一步影響雜交子代在球果期、種期與苗期3個(gè)階段的整體表現(xiàn)。

雜交松種子質(zhì)量的好壞與其成苗率的高低是雜交松推廣造林的主要限制因素，通過(guò)系統(tǒng)研究雜交松球果期、種期與苗期3個(gè)階段表現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系具有重要意義。對(duì)不同松樹(shù)種間雜交5項(xiàng)育性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，研究發(fā)現(xiàn)5項(xiàng)育性指標(biāo)之間均存在正相關(guān)性。本研究結(jié)果表明松樹(shù)種間雜交子代球果期、種期與苗期3個(gè)階段緊密聯(lián)系，球果產(chǎn)種情況影響著雜交種的質(zhì)量，雜交種子的質(zhì)量進(jìn)一步影響播種后的發(fā)芽情況和成苗情況。

因此，合理的親本選配是進(jìn)行松樹(shù)雜交育種研究的重要保障，也是雜交松育苗與推廣的重要前提。不同松樹(shù)種間雜交育性表現(xiàn)與雜交組合、母本都有很大的關(guān)系。在本試驗(yàn)中，濕地松與加勒比松為母本的3種雜交組合，其育性表現(xiàn)總體水平明顯優(yōu)于馬尾松與火炬松為母本的6種雜交組合。調(diào)查分析雜交子代球果產(chǎn)種情況（平均球果產(chǎn)種量與平均球果產(chǎn)種率）、種子質(zhì)量（百粒重）、發(fā)芽率、成苗率以及育苗環(huán)境對(duì)種苗生產(chǎn)的影響，對(duì)雜交松種苗生產(chǎn)和造林安排具有重要的指導(dǎo)意義。松樹(shù)進(jìn)行種間雜交，產(chǎn)種數(shù)量較少，效率較低，成苗率不高，探究不同松樹(shù)種間雜交育性表現(xiàn)為親本選配提供依據(jù)，會(huì)更好地解決雜交松推廣造林的瓶頸問(wèn)題（潘志剛等， 1999）。

3.2 影響不同松樹(shù)種間雜交育性高低的主要原因

探究不同松樹(shù)種間雜交類型的可育性是高效選配雜交親本的重要前提，與松樹(shù)種內(nèi)雜交結(jié)實(shí)相比，從花粉萌發(fā)生長(zhǎng)到果實(shí)成熟，再到雜交子代的生長(zhǎng)發(fā)育，松樹(shù)種間雜交都可能存在一些問(wèn)題。根據(jù)松樹(shù)種間雜交的過(guò)程，一般將其分為以下幾個(gè)方面：受精前不親和、受精后染色體配對(duì)障礙和受精后雜種胚敗育及不育（趙罕等，2016）。

在試驗(yàn)中，M×E、M×T、M×C、T×C、T×E與T×M的雜交子代平均球果產(chǎn)種數(shù)較少，平均球果產(chǎn)種量較低可能是種間雜交受精前不親和或者是受精后染色體配對(duì)障礙等原因造成的。雜交不親和還會(huì)使種子發(fā)育參差不齊，相同的雜交組合的子代出現(xiàn)種子大小差異很大和百粒重變異幅度很大的情況，例如M×C和E×T。松樹(shù)種間雜交受精前不親和主要表現(xiàn)為花粉萌發(fā)障礙和花粉管生長(zhǎng)障礙。研究表明，遠(yuǎn)緣雜交時(shí)植物花粉到達(dá)柱頭之后，柱頭乳突細(xì)胞會(huì)大量積累胼胝質(zhì)，從而形成一種對(duì)遠(yuǎn)緣花粉的拒絕反應(yīng)，反應(yīng)強(qiáng)度主要與親本間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近有關(guān)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因及遺傳機(jī)制較為復(fù)雜，目前還沒(méi)有定論（劉煥芳等，2004）。正常情況下，花柱與花粉管有效識(shí)別后，花粉管生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與生理空間來(lái)源于花柱組織表皮細(xì)胞死亡，然而在遠(yuǎn)緣雜交中缺少這種有效識(shí)別（齊秀娟，2013）。遠(yuǎn)緣雜交不親和性與各種氧化酶活性有關(guān)，特別是柱頭特異蛋白與絨氈層合成的特異蛋白之間相互識(shí)別的結(jié)果（Pollegioni et al.，2013）。同源染色體的正常聯(lián)會(huì)是雜交成功的基礎(chǔ)。在遠(yuǎn)緣雜交中，雙親染色體融合時(shí)，雌雄配子親緣關(guān)系的差異可能會(huì)導(dǎo)致染色體行為異常。在有些遠(yuǎn)緣雜交中，精子能夠進(jìn)入胚囊并且在卵細(xì)胞質(zhì)中解體，但解體后卻能刺激卵細(xì)胞產(chǎn)生單倍體的胚。然而，在有些情況下，受精過(guò)程雖然能夠完成，但是受精卵會(huì)出現(xiàn)染色體消除或染色體消減的現(xiàn)象（康向陽(yáng)，2003）。親本的染色體會(huì)在之后的分裂過(guò)程中部分丟失或完全丟失，最終出現(xiàn)雜交子代為單倍體或者是某一親本一至多條染色體共存的現(xiàn)象（Wang et al.，2009）。雙親染色體在受精前分別被各自的核包圍，形態(tài)差異較大的雙親染色體

受精后可能在空間上分開(kāi)排列，甚至獨(dú)立分裂，形成兼有雌雄雙核的嵌合體胚（李再云等，2005）。這種情況所產(chǎn)生的雜交子代通常包含了來(lái)自雙親不同的染色體組，在減數(shù)分裂中染色體無(wú)法正常配對(duì)和分離，導(dǎo)致育性降低或高度不育。

發(fā)芽率與成苗率低主要是由于種間雜交受精后雜種胚敗育及不育所致，例如M×E、M×T、T×E與T×M，尤其是T×E。在進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交時(shí)，由于會(huì)受到外來(lái)基因組的干預(yù)，在胚形成到成熟的一系列過(guò)程中都存在著一些不協(xié)調(diào)的因素，阻礙其正常的生長(zhǎng)發(fā)育，主要表現(xiàn)為受精不完全、胚胎不發(fā)育等，普遍認(rèn)為核質(zhì)互作不平衡、染色體不平衡與基因不平衡是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因（Chen et al.，2008）。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，胚無(wú)法正常發(fā)育的原因是母體組織發(fā)育時(shí)的異常增生使胚和胚乳失去了發(fā)育空間，進(jìn)而相繼敗育。還有一些觀點(diǎn)認(rèn)為，雜種胚在發(fā)育過(guò)程中缺乏某些必需的化學(xué)物質(zhì)或者是整個(gè)過(guò)程中某些物質(zhì)濃度的改變都會(huì)導(dǎo)致幼胚死亡（趙罕等，2016）。

種間雜交在林業(yè)上取得了很大的進(jìn)展，無(wú)論是用材林，還是經(jīng)濟(jì)林都培育出了很多優(yōu)良品種，這也使人們看到了種間雜交育種發(fā)展的廣闊前景。因此，種間雜交育種機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展與試驗(yàn)手段的不斷進(jìn)步，松樹(shù)種間雜交育種應(yīng)該更能展示出其推動(dòng)種質(zhì)創(chuàng)新、拓寬遺傳資源的優(yōu)勢(shì)。由于遠(yuǎn)緣雜交不親和的原因極其復(fù)雜，種間雜交的遺傳機(jī)制目前尚未明確。探究松樹(shù)種間雜交過(guò)程中各個(gè)階段的發(fā)育機(jī)理，使雜交子代既保持雙親的雜交優(yōu)勢(shì)，又不至于被繁殖隔離機(jī)制所限制，需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

綜合松樹(shù)種間雜交與半同胞對(duì)照子代平均球果產(chǎn)種數(shù)、平均球果產(chǎn)種量、百粒重、發(fā)芽率與成苗率5項(xiàng)可育性指標(biāo)，C×E、E×C與E×T 3種雜交類型育性表現(xiàn)優(yōu)于或接近半同胞對(duì)照，育性較好。M×E、M×T、M×C、T×C、T×E與T×M的雜交類型育性表現(xiàn)遠(yuǎn)低于半同胞對(duì)照，表現(xiàn)出低育性甚至不育。亞組內(nèi)雜交育性的整體表現(xiàn)明顯優(yōu)于亞組間雜交;濕地松與加勒比松為母本的3種雜交組合育性表現(xiàn)總體水平明顯優(yōu)于馬尾松與火炬松為母本的另外6種雜交組合。9種雜交類型中除T×E外，均獲得了具有生活力的雜交子代，尤其馬尾松與3種國(guó)外松的雜交子代在相關(guān)研究中是首次獲得，對(duì)松樹(shù)種間雜交育種的進(jìn)一步研究具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

CHEN JJ， DING JH， OUYANG YD， et al.， 2008. A triallelic system of S5 is a major regulator of the reproductive barrier and compatibility of indica-japonica hybrids in rice [J]. Proc Natl Acad Sci USA， 105（32）： 11436-11441.

CHENG X， CHEN SM， CHEN FD， et al.， 2011. Creating novel chrysanthemum germplasm via interspecific hybridization and backcrossing [J]. Euphytica， 177（1）： 45-53.

Cooperation Group on Provenance Test of Southern Pine， 1985. Seedling experiment of Pinus elliottii provenance [J]. J Nanjing For Univ （Nat Sci Ed）， （1）： 44-51. [南方松種源試驗(yàn)協(xié)作小組， 1985. 濕地松種源苗期試驗(yàn) [J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， （1）： 44-51.]

FENG YH， LI HG， YANG ZQ， et al.， 2019. Analysis of genetic diversity and variation of growth traits of three superior provenances of Pinus massoniana （masson pine） in Guangxi [J]. J Nanjing For Univ （Nat Sci Ed）， 43（6）： 67-72. [馮源恒， 李火根， 楊章旗， 等， 2019. 廣西馬尾松三個(gè)優(yōu)良種源的遺傳多樣性及生長(zhǎng)性狀變異分析 [J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 43（6）：67-72.

FU XX， ZHAO H， WANG Y， 2011. Species identification and genetic relationship assessment of Pinus （Sect. Pinus） related species based on morphological and molecular markers [J]. Sci Silv Sin， 47（10）： 51-58. [洑香香， 趙虎， 王玉， 2011. 松屬近緣種形態(tài)和分子鑒定及其親緣關(guān)系探討 [J]. 林業(yè)科學(xué)， 47（10）： 51-58.]

KANG XY， 2003. Advances in researches on polyploid breeding of forest trees [J]. J Beijing For Univ， （4）： 70-74. [康向陽(yáng)， 2003. 林木多倍體育種研究進(jìn)展 [J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， （4）： 70-74.]

LI GQ， LI HF， ZHANG HY， et al.， 2007. Comprehensive evaluation of flowering-podding period drought resistance of soybean [J]. Chin J Eco-Agric， （6）： 96-100. [李貴全，李慧峰， 張海燕， 等， 2007. 大豆花莢期抗旱性的鑒定與綜合評(píng)價(jià) [J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， （6）： 96-100.]

LI ZY， HUA YW， GE XH， et al.， 2005. Chromosomal behaviors in plant wide hybridizations and their genetic and evolutionary implications [J]. Hereditas， （2）： 146-155. [李再云， 華玉偉， 葛賢宏， 等， 2005. 植物遠(yuǎn)緣雜交中的染色體行為及其遺傳與進(jìn)化意義 [J]. 遺傳， （2）： 146-155.]

LIU HF， CHEN XS， DUAN CG， et al.， 2004. Embryo rescue and identification of hybrids between Sweet Cherry and Chinese Cherry [J]. Acta Hortic Sin， 31（3）： 303-308. [劉煥芳， 陳學(xué)森， 段成國(guó)， 等， 2004. 甜櫻桃與中國(guó)櫻桃雜種的胚搶救及雜種鑒定 [J]. 園藝學(xué)報(bào)， 31（3）： 303-308.]

LUAN QF， JIANG JM， ZHANG JZ， et al.， 2011. Estimation of heritability and combining ability for growth，stem-straightness and wood density of the F1 generation of Pinus taeda × P. caribaea [J]. Sci Silv Sin， 47（3）： 178-183. [欒啟福， 姜景民， 張建忠， 等， 2011. 火炬松×加勒比松F1代生長(zhǎng)、樹(shù)干通直度和基本密度遺傳和配合力分析 [J]. 林業(yè)科學(xué)， 47（3）： 178-183.]

MAO JF， LI Y， LIU YJ， et al.， 2007. Cone and seed characteristics of Pinus densata and their adaptive fitness implications [J]. Chin J Plant Ecol， 31（2）： 291-299. [毛建豐，李悅，劉玉軍， 等， 2007. 高山松種實(shí)性狀與生殖適應(yīng)性 [J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)， 31（2）： 291-299. ]

PAN ZG， GUAN N， WEI SH， et al.， 1999. Research on the growth， wood properties of hybrid pine in South China [J]. For Res， 12（4）： 398-402. [潘志剛， 管寧， 韋善華， 等， 1999. 我國(guó)南方雜交松生長(zhǎng)和材性的研究 [J]. 林業(yè)科學(xué)研究， 12（4）： 398-402. ]

PAOLA P， IRENE O， KEITH EW， et al.， 2013. Barriers to interspecific hybridization between Juglans nigra L. and J. regia L. species [J]. Tree Genet Genom， 9（1）： 291-305.

PRICE R， LISTON A， STRAUSS S， 1998. Phylogeny and systematic of Pinus [M]. Cambridge： Cambridge University Press： 49-68.

QI XJ， 2013. Study on physiological characteristics and differential proteomics of pollination and fertilization in ‘Tianyuanhong kiwifruit [D]. Nanjing： Nanjing Agricultural University. [齊秀娟， 2013. ‘天源紅獼猴桃授粉受精生理特性及其相關(guān)差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究 [D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué).]

WANG HZ， MA J， LI XY， et al.， 2005. Screening identification indexes of drought resistance at flowering stage in rice [J]. Acta Agr Sin， 31（11）： 101-105. [王賀正， 馬均， 李旭毅， 等， 2005. 水稻開(kāi)花期抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選 [J]. 作物學(xué)報(bào)， 31（11）： 101-105.]

WANG J， HUANG L， BAO MZ， et al.， 2009. Production of interspecific hybrids between Lilium longiflorum and L. lophophorum var. linearifolium via ovule culture at early stage [J]. Euphytica， 167（1）： 45-55.

XU YM， LIN H， ZHANG ZW， et al.， 2005. Variation in crushing strength parallel to the grain of wood for provenances of exotic Loblolly Pine and its relationships with tree age， wood density and late wood percentage [J]. J NE For Univ， 33（4）： 19-22. [徐有明， 林漢， 張卓文， 等， 2005. 火炬松種源順紋抗壓強(qiáng)度變異及與樹(shù)齡、晚材率、木材密度相關(guān)分析 [J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 33（4）： 19-22.]

YAN QC， 2001. Seed science [M]. Beijing： China Agriculture Press： 112-118. [顏啟傳， 2001. 種子學(xué) [M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社： 112-118.]

ZENG XP， ZHAO P， PENG SL， et al.， 1999. Physioecological characteristics of three species of pine [J]. Chin J Appl Ecol， （3）： 20-23. [曾小平， 趙平， 彭少麟， 等， 1999. 三種松樹(shù)的生理生態(tài)學(xué)特性研究 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， （3）： 20-23.]

ZHANG ZM， WAN SB， DAI LX， et al.， 2011. Estimating and screening of drought resistance indexes of peanut [J]. Chin J Plant Ecol， 35（1）： 100-109. [張智猛， 萬(wàn)書波， 戴良香， 等， 2011. 花生抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選與評(píng)價(jià) [J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)， 35（1）： 100-109.]

ZHAO H， ZHU GP， DI AM， et al.， 2016. Research progress in distant hybridization in tree breeding [J]. World For Res， 29（2）： 28-32. [趙罕， 朱高浦， 狄愛(ài)民， 等， 2016. 林木遠(yuǎn)緣雜交育種現(xiàn)狀及研究進(jìn)展 [J]. 世界林業(yè)研究， 29（2）： 28-32.]

（責(zé)任編輯 何永艷）