青楊多倍體無性系苗期測定與評價

華曉琴，馮祥元，馬鴻文，俞天泉，王多文 ，藺志軍

（武威市林業(yè)綜合服務中心，甘肅 武威 733000）

青楊Populus cathayana適生區(qū)范圍廣，生長速度快，是西北地區(qū)營造防護林及四旁植樹的主要速生喬木樹種[1]。楊樹多倍體生物量、代謝產(chǎn)物較二倍體有明顯增加，在速生、抗病蟲、抗旱性等方面也優(yōu)于二倍體楊樹[2-5]。多倍體育種目前成為楊樹遺傳改良的重要方式之一。人工誘導產(chǎn)生的楊樹多倍體前期生長表現(xiàn)往往不穩(wěn)定性，因此在引進種質(zhì)生長表現(xiàn)趨于穩(wěn)定后，進行苗期測定是多倍體優(yōu)良無性系選育的重要程序[6]。本文通過前期初選對生長趨于穩(wěn)定且表現(xiàn)優(yōu)異的青楊多倍體無性系進行苗期測定，初選出適宜西北地區(qū)造林的青楊多倍體無性系。

1 試驗地概況

試驗地設(shè)在甘肅武威國家楊樹樟子松良種基地，位于武威市涼州區(qū)下雙鎮(zhèn)七架沙灘，地理坐標102°42′E、38°03′N，海拔1 480 m。地處冷溫帶干旱區(qū)，屬于溫帶大陸性氣候，光資源豐富，干旱缺水，年均氣溫7.8℃，平均無霜期160 d，年均降水165 mm，主要依靠地下水灌溉；土壤為砂壤質(zhì)荒漠土，土層厚度1.5 m左右，pH值8.0左右。

2 材料與方法

2.1 材料

試驗材料為北京林業(yè)大學提供的青楊多倍體種質(zhì)。于2011—2013年引進680個多倍體無性系擴繁后，2013—2014年定植于良種基地收集保存區(qū)，進行灌水、施肥等正常的撫育管理措施。通過7～8 a的生長適應，部分多倍體無性系陸續(xù)衰敗死亡。2020年10月進行全面調(diào)查評價，在生長正常的300多個無性系中，選取胸徑排名靠前的50個無性系，以基地內(nèi)收集保存的本地青楊優(yōu)樹無性系為對照開展試驗。

2.1 方法

2021年3月上旬，采集參試無性系1 a生枝條，剪成插穗，長20 cm，沙藏催根處理1個月。圃地施入腐熟羊糞75 t/hm2，深翻25 cm，精細平整后作畦覆膜，4月15日扦插育苗，株行距各30 cm。采用隨機區(qū)組設(shè)計，10株小區(qū)，3個重復。當年11月停止生長后全員測定，游標卡尺、卷尺分別測量地徑、苗高，目測側(cè)枝數(shù)量、分枝角及生長狀況。其中8個無性系扦插成活數(shù)量達不到統(tǒng)計要求，最后選定43個無性系進行統(tǒng)計分析。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理利用Mirosoft Excel2010和IBMSPSSS tatistics21.0軟件進行。無性系性狀重復力采用方差分析法計算，r＝σc2/(σc2+σe2)，其中σc2為無性系間方差，即遺傳方差；σe2為無性系內(nèi)方差，即環(huán)境方差[7]。遺傳變異系數(shù)：C=S/X，其中S為標準差，X為性狀平均值。綜合評價采用簡單加權(quán)系數(shù)法，根據(jù)楊樹二元材積表估算出地徑權(quán)重WD=0.65，苗高權(quán)重WH=0.35，選擇指數(shù)I＝WDD+WHH/100[8]，其中D為地徑，H為苗高。遺傳增益計算公式為G=（Δr/X）×100%，其中Δ為選擇差，r為無性系重復力，X為參試無性系群體平均值[6]。

3 結(jié)果分析

3.1 生長特性

由表1可知，地徑、苗高參試無性系間差異有統(tǒng)計學意義（p＜0.05），無性系內(nèi)差異無統(tǒng)計學意義（p＞0.05），說明地徑、苗高在無性系間的數(shù)值差異不屬隨機誤差，即無性系之間地徑和高生長存在變異；無性系內(nèi)數(shù)值差異屬于隨機誤差，即無性系內(nèi)地徑和高生長不存在變異。因此，參試無性系生長性狀有選擇價值。

表1 參試無性系生長指標方差分析

由表2可知，參試無性系間地徑變異范圍1.06～2.01 cm，變幅0.95 cm；苗高變異范圍1.36～2.54 m，變幅1.18 m。其中無性系638地徑、苗高均最大，分別為2.01 cm，2.54 m。經(jīng)LSD多重比較，地徑顯著大于對照的無性系有25個，分別 為L28、L30、56、224、558、637、638、643、646、648、658、674、682、690、701、703、725、750、797、818、824、852、884、892、921；苗高顯著大于對照的無性系有7個，分別為L28、L30、558、638、643、690、852。另處，表2觀測表明，參試無性系間的側(cè)枝數(shù)量、分枝角及生長特性也各不相同，其中側(cè)枝分布于苗高1/2以上的無性系有16個，分布于苗高1/2以下的無性系有26個，呈兩層分布的無性系有6個，完全無側(cè)枝的無性系有1個。

表2 參試無性系生長特性

續(xù)表

3.2 遺傳力分析

由表3可知，參試無性系地徑、苗高變異系數(shù)均較大，尤其是地徑變異系數(shù)超過50%，表明參試無性系變異潛力較大，選育價值較高。參試無性系地徑、苗高重復力均大于0.9，表明參試無性系內(nèi)單株在地徑、苗高上的高度一致，地徑、苗高可作為無性系選優(yōu)的可靠性狀。參試無性系地徑、苗高的遺傳方差均數(shù)倍大于環(huán)境方差，說明無性系間的差異主要由遺傳控制，而非環(huán)境差異。

表3 參試無性系遺傳參數(shù)

3.3 綜合評價

由表4可知，在43個參試無性系中，有24個選擇指數(shù)大于對照。其中選擇指數(shù)大于2的無性系有2個，分別為638、690，占7.69%；選擇指數(shù)大于1.85的無性系有6個，分別為638、690、634、558、852、703，占23.08%；選擇指數(shù)大于1.8的無性系有9個，分別為638、690、634、558、852、703、674、L30、224，占34.62%。

表4 部分參試無性系綜合評價

3.4 優(yōu)良無性系選擇

由表5可知，隨著篩選標準的降低，入選無性系的地徑和苗高遺傳增益降低幅度不大，尤其篩選標準從1.85降為1.8時，遺傳增益下降幅度更小。

表5 篩選無性系遺傳增益估算

選擇指數(shù)的高低決定了優(yōu)良無性系的入選率，而入選率的高低又勢必影響入選效果。由于苗期性狀穩(wěn)定性差，苗期測定一味追求高遺傳增益容易造成漏選。綜合分析參試無性系前期7～8 a的引種表現(xiàn)和苗期生長狀況，確定選擇標準為選擇指數(shù)大于1.8，入選優(yōu)良無性系為638、690、634、558、852、703、674、L30、224，共9個，參試無性系入選率34.62%。

3.5 超級苗篩選

超級苗指測定數(shù)值大于平均值數(shù)倍標準差的單株，超級苗選擇是早期獲得優(yōu)良基因型的途徑之一[2]。為了避免漏選，在綜合評價選擇無性系的前提下，再以地徑為指標，對所有參試植株進行超級苗篩選。由表6可知，隨著篩選標準由1倍標準差增加到3倍標準差，入選超級苗由195株降至9株，入列優(yōu)良無性系的比例由46.67%升至66.67%；篩選標準增加到4倍標準差時，則沒有植株入選。數(shù)據(jù)記錄表明，超級苗選擇標準為3倍標準差時，有3株不在優(yōu)良無性系之列，而分別來自無性系797、884、725。因此，補選這3株超級苗所在無性系為優(yōu)良無性系，分別表示為797-1、884-1、725-1。

表6 超級苗選擇表

4 結(jié)論與討論

研究表明，青楊多倍體無性系間差異顯著，無性系內(nèi)差異不顯著，這說明青楊多倍體無性系間徑、高生長分化明顯，具有較高的選育價值。通過對無性系間遺傳參數(shù)進行估算，地徑重復力為0.93，遺傳方差為1.213，環(huán)境方差為0.089，苗高重復力為0.97，遺傳方差為1.602，環(huán)境方差為0.042，由于重復力反映同一無性系的單株之間性狀上的一致性[7]，其值越接近1，一致性越高[6]，因此青楊多倍體無性系的徑、高生長是主要的品種選育性狀，而遺傳方差與環(huán)境方差均成倍數(shù)關(guān)系，充分說明無性系間高、徑生長差異由遺傳因素造成，而非環(huán)境影響。

對無性系進行評價選擇后，不同入選率下遺傳增益不同，遺傳增益越大入選率越小，入選率分別為7.69%、23.08%、34.62%時，群體地徑遺傳增益分別為28.43%、17.77%、15.99%，群體苗高遺傳增益分別為26.31%、18.63%、15.34%，但苗期性狀穩(wěn)定性差，在苗期測定中一味追求高遺傳增益，會導致無性系入選少，容易造成漏選，因此以入選率為34.62%進行選擇，初步選擇9個無性系638、690、634、558、852、703、674、L30、224具有較高遺傳增益。此外，入選的9株超級苗有3株不在優(yōu)良無性系之列，而來自無性系797、884、725，這3個無性系在綜合評價中的選擇指數(shù)依次為1.80、1.69、1.66，略低于入選優(yōu)良無性系排名末尾的1.82，且9個優(yōu)良無性系的地徑平均值為1.84 cm，遠小于地徑平均值加3倍標準差的2.62 cm，因此3株超級苗所在無性系應作為優(yōu)良無性系的有效補充，一并開展后期造林測定。

苗木側(cè)枝數(shù)量及特征要素決定成林后的樹體樹形。根據(jù)側(cè)枝數(shù)量及特性將初步選擇的12個無性系分為行道樹、農(nóng)田防護林兩個培育方向，無性系643、L30、224、797-1、884-1、725-1均具有側(cè)枝數(shù)量多，側(cè)枝從基部分布至3/4苗高處，有培育疏透結(jié)構(gòu)農(nóng)田防護林網(wǎng)用樹的潛力，發(fā)揮較好的防護效應[10]，無性系638、690、558、852、703、674側(cè)枝數(shù)量較少，側(cè)枝分布位置較高，下層通透性好，分層明顯，干性強，具有培育為行道樹及四旁植樹的前景。

綜上所述，引進680個青楊多倍體無性系，經(jīng)過7～8 a適應性生長，選取胸徑生長較好的50個無性系，以本地青楊優(yōu)樹無性系為對照開展扦插試驗，確定滿足苗期測定要求的43個無性系參與優(yōu)良無性系選擇，選擇指數(shù)法選出優(yōu)良多倍體無性系9個，系號分別為638、690、634、558、852、703、674、L30、224，扦插當年平均地徑、苗高遺傳增益分別達15.99%、15.34%，分別超過對照0.47 cm、0.23 m；以地徑為指標，超級苗法補選出優(yōu)良多倍體無性系3個，系號分別為797-1、884-1、725-1。根據(jù)側(cè)枝生長特性，預測無性系643、L30、224、797-1、884-1、725-1具有培育農(nóng)田防護林網(wǎng)用樹的潛力，無性系638、690、558、852、703、674具有培育行道樹及四旁植樹的潛力。

本研究僅以生長量為指標進行了分析測定，對青楊多倍體抗逆性等方面的測定尚未涉及，需在下一步研究中予以關(guān)注。