尾葉桉早期速生和抗病無性系選擇研究*

關(guān)則崧 楊會(huì)肖 王保華 徐計(jì)崧廖煥琴 陳新宇 潘 文 楊曉慧

（1. 陽江市國有陽江林場(chǎng)，廣東 陽江 529500；2. 廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

桉樹是桃金娘科桉屬的統(tǒng)稱，具有生長快、材質(zhì)佳、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛種植于全球熱帶、亞熱帶地區(qū)，約占世界人工林面積的23%[1]。據(jù)第九次森林資源清查結(jié)果，桉樹人工林面積547 萬hm2，以占我國人工林面積6.87%的土地產(chǎn)出占全球16.7%的木材。我國桉樹年木材產(chǎn)量卻超過了5 000 萬m3，支撐起我國1 160 萬噸級(jí)的制漿造紙行業(yè)和年產(chǎn)8 000 萬m3膠合板工業(yè)的發(fā)展。桉樹木材生產(chǎn)在保障我國木材安全及戰(zhàn)略儲(chǔ)備中上發(fā)揮了巨大作用。然而，當(dāng)前大面積無性系造林導(dǎo)致桉樹病蟲害頻發(fā)，給桉樹木材生產(chǎn)帶來了巨大損失。國內(nèi)外對(duì)桉樹早期生長和抗病性研究主要集中在種源家系選擇[2-6]。陳升侃等[2]通過對(duì)10 個(gè)種源組成的斑皮檸檬桉Corymbia citriodora群體的生長和抗病性進(jìn)行分析，從771 份個(gè)體中評(píng)選出154 份生長和抗病性均較強(qiáng)的優(yōu)良單株。馮麗貞等[3]從11 個(gè)桉樹主栽系中評(píng)選出高抗種系2 個(gè)，中抗種系5 個(gè)，認(rèn)為桉樹葉片表面蠟質(zhì)和角質(zhì)是抵御細(xì)菌侵染的第一道屏障，此外，桉樹的遺傳因素是導(dǎo)致抗性差異的另一重要原因。汪全超等[4]對(duì)8 種桉樹的焦枯病抗性進(jìn)行了分析，篩選出抗病性最強(qiáng)的1 個(gè)尾巨桉無性系。亮果桉Eucalyptus nitens和藍(lán)桉E.globulus的雜種類型和性狀遺傳參數(shù)分析顯示，種內(nèi)雜種表現(xiàn)出中等遺傳力和加性遺傳方差水平，而種間雜種幼齡期易感染病害，且后期死亡率較高[5]。

尾葉桉原產(chǎn)印度尼西亞及附近島嶼[6]，主要分布在熱帶地區(qū)，生長速度快，表現(xiàn)優(yōu)良，是桉樹雜交育種中重要的親本樹種，其遺傳改良對(duì)推動(dòng)桉樹新品種選育至關(guān)重要。當(dāng)前桉樹主栽品種仍為20 年前篩選出的尾巨桉E.grandis×E.urophylla、巨尾桉E.grandis×E.urophylla等雜交品種，且由于大面積純林建設(shè)，導(dǎo)致焦枯病、青枯病等病害頻發(fā)，急需選育出優(yōu)質(zhì)、抗病良種以保證速生林生產(chǎn)的需求。文章以2019 年建立的尾葉桉無性系測(cè)定林的生長和抗病性狀為研究對(duì)象，對(duì)尾葉桉生長早期生長和抗病指標(biāo)進(jìn)行了遺傳參數(shù)估算，初步篩選出在早期生長表現(xiàn)優(yōu)良，抗病性高的優(yōu)良無性系，為尾葉桉良種選育及速生、優(yōu)質(zhì)、高抗新品種創(chuàng)制提供材料基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

2019 年6 月營建尾葉桉無性系測(cè)定林。試驗(yàn)地設(shè)在陽江市陽東區(qū)陽江國有林場(chǎng)（112°0′52″E，21°52′26″N），此前為松樹人工林，人工整地備耕。參試尾葉桉無性系共有70 個(gè)（包括尾巨桉DH3229 和廣林9），均來自廣東省林業(yè)科學(xué)研究院所屬尾葉桉種質(zhì)資源庫。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用隨機(jī)完全區(qū)組，6 株行式小區(qū)，5 次重復(fù)，株行距2 m×3 m。造林前每穴施復(fù)混肥1 kg。造林當(dāng)年追復(fù)合肥2 次，第2 年追肥1 次，各施復(fù)合肥0.25 kg。造林當(dāng)年及第二年生長季結(jié)束后進(jìn)行生長測(cè)量。

1.2 生長和抗病性表型觀測(cè)

在試驗(yàn)林營建當(dāng)年和次年對(duì)生長和抗病性進(jìn)行了調(diào)查觀測(cè)。尾葉桉抗病性（C18）分為4 個(gè)等級(jí)，3 級(jí)：葉片枯死占2/3 以上，2 級(jí)：葉片枯死占全株1/3～2/3，1 級(jí)：葉片枯死占全株0～1/3，0級(jí)：全株葉片無病害。樹高（H6）采用測(cè)量桿測(cè)量6 個(gè)月時(shí)的樹高，胸徑尺量取胸高（1.3 m）位置的直徑。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)一元胸徑材積方程計(jì)算單株材積（V，cm3）[7]，公式為V=0.017 9×D2.468907。

根據(jù)桉樹青枯病等級(jí)與抗性指數(shù)計(jì)算抗病性指數(shù)[8]，公式為C18= 1 -CD/4。

統(tǒng)計(jì)分析利用ASReml 軟件進(jìn)行遺傳參數(shù)估算和基因型值預(yù)測(cè)。遺傳參數(shù)包括單株重復(fù)力、遺傳相關(guān)等[9]。

遺傳參數(shù)估算及育種值預(yù)測(cè)采用混合線性模型：Yijk=μ+Bi+ BCij+C j+eijk

式中：Yijk為單株觀測(cè)值，μ為均值，iB為區(qū)組效應(yīng)（固定），BCij為區(qū)組與無性系互作效應(yīng)（隨機(jī)），Cj為無性系效應(yīng)（隨機(jī)），eijk為殘差項(xiàng)。

根據(jù)各無性系樹高（H6）、胸徑（D18）和抗病指數(shù)（C18）的基因型，采用選擇指數(shù)法（I）對(duì)重要性狀進(jìn)行加權(quán)，計(jì)算綜合評(píng)定值Wi，Wi的權(quán)重系數(shù)比例為H6∶D18∶C18=2 ∶2 ∶6，選擇早期生長和抗病性均好于對(duì)照的無性系。

2 結(jié)果與分析

2.1 各無性系的早期生長和抗病性表現(xiàn)

對(duì)尾葉桉生長性狀（樹高、胸徑和材積）和抗病指數(shù)進(jìn)行方差分析（表1）。結(jié)果顯示，尾葉桉6 個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑和單株材積、抗病指數(shù)性狀在區(qū)組、無性系及區(qū)組×無性系間達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。

表1 尾葉桉無性系早期生長和抗病性方差分析Table 1 Variation analysis of growth and disease tolerance of E. urophylla

2.2 尾葉桉不同性狀的單株重復(fù)力估算

6 個(gè)月時(shí)尾葉桉各無性系平均值為2.10 m，18 個(gè)月時(shí)時(shí)胸徑、材積和抗病指數(shù)平均值分別為5.03 cm、1.06 cm3和0.66（表2）。對(duì)尾葉桉生長性狀（樹高、胸徑和材積）和抗病指數(shù)進(jìn)行遺傳參數(shù)估算，結(jié)果顯示，尾葉桉6 個(gè)月時(shí)樹高、18個(gè)月時(shí)胸徑和材積、抗病指數(shù)性狀的無性系間達(dá)顯著或極顯著差異，遺傳方差分量介于0.05～0.68之間，環(huán)境方差分量介于0.06～0.80 之間，區(qū)組×無性系的方差分量介于0.06 至0.42 之間。其單株重復(fù)力分別為0.21、0.19、0.18 和0.58，無性系重復(fù)力分別為0.79、0.76、0.77 和0.90，說明尾葉桉無性系的大部分性狀除受遺傳影響外，還受到環(huán)境因子的影響?？共≈笖?shù)的單株重復(fù)力高達(dá)0.58，受中等程度的加性遺傳控制。綜上所述，生長和抗病指數(shù)單株重復(fù)力都達(dá)到了極顯著水平，估算的重復(fù)力符合預(yù)期生長。

表2 尾葉桉無性系早期生長和抗病重復(fù)力解析Table 2 Repeatability analysis of growth and disease tolerance of E. urophylla

2.3 尾葉桉不同性狀間相關(guān)估算

對(duì)70 個(gè)尾葉桉無性系的生長性狀和抗病指數(shù)進(jìn)行表型和遺傳相關(guān)估算（表3），結(jié)果顯示，6個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑和18 個(gè)月時(shí)材積之間的表型和遺傳相關(guān)都達(dá)到了顯著（P＜0.5）或極顯著水平（P＜0.01）。其中，樹高與胸徑、胸徑與材積以及樹高與材積三者之間的表型相關(guān)系數(shù)分別為0.60、0.55 和0.95，加性遺傳相關(guān)系數(shù)分別為0.59、0.54 和0.99，表明6 個(gè)月時(shí)樹高、18個(gè)月時(shí)胸徑和材積間存在極強(qiáng)的正遺傳相關(guān)。此外，抗病指數(shù)與6 個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑和材積表型相關(guān)系數(shù)無顯著相關(guān)性，而抗病指數(shù)與18 個(gè)月時(shí)胸徑和材積加性遺傳相關(guān)系數(shù)則呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.51（P＜0.05），說明在受到梢枯病侵染時(shí)尾葉桉抗病無性系的生長狀態(tài)較易感病無性系更好。

表3 尾葉桉不同性狀間表型和遺傳相關(guān)估算Table 3 Phenotypic and additive genetic correlations among different traits of E. urophylla

2.4 尾葉桉各無性系綜合選擇

尾葉桉無性系6 個(gè)月時(shí)時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑、18 個(gè)月時(shí)材積和抗病指數(shù)表型值分別為1.20～2.88 m（ 平 均 為2.07 m），3.28～6.05 cm（平 均 為4.99 cm），0.43～1.59 cm3（平 均 為1.04 cm3），和0.00～1.00（平均為0.66）；6 個(gè)月時(shí)時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑和18 個(gè)月時(shí)材積增益分別為-9.29～8.00 m，-0.63～3.52 cm 及-8.72～7.42 cm3。

以20% 無性系入選率，選出6 個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑、18 個(gè)月時(shí)材積及抗病指數(shù)和綜合指數(shù)選擇優(yōu)良無性系。根據(jù)6 個(gè)月時(shí)樹高基因型值評(píng)選的優(yōu)良無性系為LDUB83，LDUB73，U10，ZQUA28，ZQUA13，LDUA12，UA117，ZQUC99，ZQUC44，UA123，LDUA10，LDUB96，ZQUA15 和ZQUA35，其樹高平均值與對(duì)照相比，高出0.40 m，增益為0.16～0.67 m，達(dá)9.39%～40.63%。根據(jù)18 個(gè)月時(shí)胸徑基因型值評(píng)選的優(yōu)良無性系為LDUC1，ZQUD1，ZQUB13，廣林9，322，LDUB96，LDUB73，196，ZQUA40，ZQUA34，ZQUA22，LDUA12，ZQUA35 和UA117，其胸徑平均值與對(duì)照相比，高出0.20 cm， 增 益 為0.10～0.26 cm， 達(dá)1.11%～6.00%。根據(jù)18 個(gè)月時(shí)材積基因型值評(píng)選的優(yōu)良無性 系 為ZQUC15，ZQUB13，ZQUA40， 廣 林9，ZQUC29，LDUB73，ZQUA34，ZQUB58，ZQUA22，322，LDUA12，196，ZQUA35 和UA117，其材積平均值與對(duì)照相比，高出0.003 6 cm3，增益為0.05～0.12 cm，達(dá)0.68%～11.60%。根據(jù)18 個(gè)月時(shí)抗病指數(shù)基因型值評(píng)選的優(yōu)良無性 系 為ZQUC97，ZQGC5，ZQUB58，ZQUA6，ZQUB93，UA123，U10，LDUB96，ZQUA40，ZQUA35，ZQUC99，LDUC23，ZQUC86 和ZQUA15，其抗病指數(shù)平均值與對(duì)照相比，高出0.16，增益為0.19～0.17，達(dá)13.18%～20.48%。本研究的綜合評(píng)選按照6 個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑、18 個(gè)月時(shí)材積和18 個(gè)月時(shí)抗病指數(shù)的權(quán)重比2:2:6 進(jìn)行，綜合評(píng)選的優(yōu)良無性系為ZQUC99，ZQUA15，LDUB96 和ZQUA35，其生長和抗病性都較優(yōu)，而無性系UA117 和LDUA12 生長性狀較好，然而抗病性較差。作為對(duì)照的廣林9，其生長量處于較高水平，但其抗病性較差。尾巨桉DH3229 的生長和抗病性均較差，根據(jù)綜合評(píng)分選育的無性系中不包含尾巨桉DH3229 和廣林9。

表4 尾葉桉不同性狀間基因型值和綜合指數(shù)比較Table 4 Comparison of genotype values and selection index value for different traits in E. urophylla

注：對(duì)照為3229 和廣林9。Note: 3229 and 廣林9 were control.

3 結(jié)論與討論

3.1 本研究以70 個(gè)尾葉桉無性系試驗(yàn)林為材料，對(duì)無性系的樹高、胸徑、材積和抗病指數(shù)的遺傳變異進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中區(qū)組、無性系間的差異顯著，6 個(gè)月時(shí)樹高均值為2.10 m，無性系重復(fù)力為0.79，單株重復(fù)力為0.21。18 個(gè)月時(shí)胸徑、材積和抗病指數(shù)單株重復(fù)力分別為0.21、0.19、0.18和0.58，無性系重復(fù)力分別為0.79、0.76、0.77和0.90。生長性狀之間的表型和遺傳相關(guān)介于0.54～0.99 之間，但生長與抗病指數(shù)之間表型相關(guān)系數(shù)較低，位于0.14 至0.20 之間，遺傳相關(guān)系數(shù)較高，介于0.31～0.51 之間?；诨旌暇€性模型預(yù)測(cè)的基因型值綜合評(píng)選了4 個(gè)生長和抗病性均好的無性系，為尾葉桉無性系推廣和育種親本選擇提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 由于林木無性系具有不同的基因型，且受材料本身來源和選育水平的影響，不同無性系間的生長存在較大差別[11]。70 個(gè)尾葉桉無性系生長和抗病性性狀在無性系間達(dá)到了顯著或極顯著差異，在區(qū)組間也達(dá)到了顯著差異。這與已有報(bào)道樹高、胸徑和材積等生長性狀在無性系間的差異顯著結(jié)果一致[12-17]，表明尾葉桉無性系存有較好的選擇潛力。重復(fù)力指同一基因型植株在不同地點(diǎn)或時(shí)間的表型持續(xù)穩(wěn)定程度，是一個(gè)重要的遺傳參數(shù)，已在動(dòng)植物育種中廣泛應(yīng)用并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[10]。重復(fù)力越大，說明性狀的遺傳效應(yīng)越強(qiáng)。陳升侃等[13]通過對(duì)22 個(gè)無性生長性狀進(jìn)行遺傳分析，得出桉樹無性系各生長性狀的重復(fù)力在0.86～0.94 之間。楊漢波等[17]通過對(duì)6 a生的引種桉樹種源生長性狀進(jìn)行分析，得出不同桉樹樹種的單株遺傳力在0.70～0.94 之間。本研究的尾葉桉無性系生長和抗病指數(shù)的無性系重復(fù)力在0.76～0.90 之間，單株重復(fù)力在0.18～0.58 之間，說明生長性狀和抗病性受中等程度遺傳，驗(yàn)證了尾葉桉無性系選育的有效性。

70 個(gè)尾葉桉無性系6 個(gè)月時(shí)樹高、18 個(gè)月時(shí)胸徑和材積性狀間的兩兩相關(guān)呈顯著或極顯著水平，18 個(gè)月時(shí)胸徑和材積表型和遺傳相關(guān)系數(shù)均較高，分別為0.95 和0.99，該結(jié)果與已報(bào)道的材積與胸徑相關(guān)性結(jié)果一致[14-15]。尾葉桉抗病指數(shù)與樹高和胸徑間兩兩表型相關(guān)系數(shù)均較小，與18個(gè)月時(shí)胸徑和材積之間的遺傳相關(guān)則顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.51。翁啟杰等[16]對(duì)雜種桉8 個(gè)月時(shí)耐寒性指數(shù)和20 個(gè)月時(shí)樹高及胸徑的相關(guān)性分析得出的遺傳相關(guān)分別為-0.43 和0，這個(gè)結(jié)論與楊會(huì)肖等[17]的結(jié)果一致，而與本研究結(jié)果不同，可能是植物耐寒的遺傳基礎(chǔ)與生長之間存在競(jìng)爭，而本研究中焦枯病的發(fā)生卻嚴(yán)重影響了植物的光合作用，進(jìn)而影響桉樹生長。

評(píng)選出生長快、抗病性強(qiáng)的優(yōu)良無性系是林木良種選育與推廣的重要內(nèi)容?；蛐椭翟u(píng)選是從遺傳本質(zhì)上分析無性系間基因型值的差別，基因型綜合選擇指數(shù)法是根據(jù)選育目標(biāo)將所要選擇的性狀按其相對(duì)重要性、遺傳力、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和相互之間的遺傳相關(guān)關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)加權(quán)后合并成一個(gè)綜合指數(shù)，簡化了選擇方法和提高了選擇效率[18-21]。本研究基于不同性狀綜合評(píng)選出生長和抗病性都較優(yōu)的無性系為ZQUC99，ZQUA15，LDUB96 和ZQUA35，將為尾葉桉的推廣應(yīng)用和雜交親本創(chuàng)制提供材料基礎(chǔ)。