普通油茶雜交子代重要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳分析與選擇

呂歡歡，伍岳峰，李 煜，梁 恬，周樂(lè)鑫，陳 輝

（福建農(nóng)林大學(xué) a.林學(xué)院；b.福建省油茶工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350002）

普通油茶Camellia oleifera是我國(guó)南方特有的重要木本油料樹種，在我國(guó)南方經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)業(yè)中占有十分重要的地位[1-2]。我國(guó)普通油茶育種研究起步于20 世紀(jì)60年代末，從優(yōu)樹選擇開始，經(jīng)過(guò)了幾十年的曲折歷程，取得了一定進(jìn)展[3]。選擇育種一般是指從野生或栽培群體中挑選出符合育種目標(biāo)的類型，通過(guò)測(cè)定和選擇，培育出新品種的方法。選擇育種利用的遺傳材料一般來(lái)源于現(xiàn)有的種質(zhì)資源，可利用的變異較少[4]。

雜交育種是通過(guò)不同樹種或同一樹種不同種源、家系、無(wú)性系間的交配獲得雜種，進(jìn)行選擇培育與鑒定后，選育出新品種的方法[5]。雜交育種是植物育種中較有效的技術(shù)之一，可以創(chuàng)造新的變異，極大地加速了育種進(jìn)程[6]。我國(guó)的林木雜交育種工作在桉屬、楊屬、松屬等用材林樹種方面已取得了良好進(jìn)展[7-9]，而油茶雜交育種研究起步較晚，通過(guò)雜交育種選育新一代高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種成為新的發(fā)展方向[10-11]。陳雅等[12]對(duì)攸縣油茶和普通油茶的雜交F1代葉片進(jìn)行了表型性狀分析，為材料的進(jìn)一步利用提供了參考。親本的科學(xué)選配是雜交育種成功的先決條件[13-14]。目前，油茶的雜交育種工作主要局限于簡(jiǎn)單的具有互補(bǔ)性狀的親本雜交，關(guān)于一般配合力（general combining ability，GCA）、特殊配合力（specific combining ability，SCA）、遺傳力等重要遺傳參數(shù)的研究報(bào)道較為鮮見[14-15]。對(duì)雜交親本進(jìn)行配合力等遺傳參數(shù)估算，能夠提高雜交育種效率。

本研究中以19 個(gè)普通油茶F1家系為試驗(yàn)材料，對(duì)其進(jìn)行變異分析、方差分析、相關(guān)性分析、遺傳參數(shù)估算，選擇優(yōu)良家系和優(yōu)良單株，旨在為良種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省羅源國(guó)有林場(chǎng)（119°32′46.11″E，26°28′3.81″N），海拔125 m。亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣候溫和，年平均氣溫19.0 ℃，年均降雨量1 645.0 mm，相對(duì)濕度80%左右，年積溫（＞10 ℃）可達(dá)6 900 ℃，年均日照1 691.1 h。試驗(yàn)地坡向東北，坡度18°左右，土質(zhì)為輕黏土黃壤，弱酸性。

1.2 材 料

福建省閩侯白沙國(guó)有林場(chǎng)（原福建省閩侯桐口國(guó)有林場(chǎng)）于1973年開始在福建省油茶主產(chǎn)區(qū)內(nèi)，選育出10 株普通油茶優(yōu)樹[16-17]，并對(duì)其進(jìn)行無(wú)性系化。1981年對(duì)這10 個(gè)無(wú)性系進(jìn)行人工授粉雜交，并建立了子代測(cè)定林[18]。

自2003年開始，連續(xù)4年對(duì)雜交子代群體進(jìn)行表型性狀測(cè)定，從中篩選出5 株優(yōu)良單株，分別為56-2、51-6、46-2、41-4、27-5[19-20]。2007年11月，對(duì)5 個(gè)優(yōu)良單株進(jìn)行不完全雙列雜交。2008年11月，收獲果實(shí)，沙藏茶籽，共獲得19個(gè)F1家系（表1），各家系苗木數(shù)量20 ～50。2009年春季，出苗，移栽入盆中。2010年4月，上山定植。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，3 個(gè)區(qū)組，5 株為1 個(gè)小區(qū)，株行距3 m×3 m，剩余苗木按家系排列種植。每年對(duì)油茶試驗(yàn)地進(jìn)行施肥、修剪等標(biāo)準(zhǔn)化管理。

表1 19 個(gè)普通油茶F1 家系的編號(hào)和親本Table 1 The number of 19 F1 families and parents of C.oleifera

1.3 指標(biāo)測(cè)定

2019年10月樹體生長(zhǎng)基本停滯后，測(cè)定19個(gè)家系各植株的生長(zhǎng)性狀指標(biāo)[21]。測(cè)定指標(biāo)包括樹高、地徑、東西冠幅、南北冠幅、第1 級(jí)分枝高、第1 級(jí)分枝數(shù)、梢長(zhǎng)、梢粗，每植株選3 根枝梢測(cè)量梢長(zhǎng)和梢粗，取平均值。2019年11月果實(shí)成熟后，每個(gè)植株采集30 個(gè)果實(shí)，測(cè)量果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、單果鮮質(zhì)量、果形指數(shù)、果皮厚度，統(tǒng)計(jì)單果籽粒數(shù)，稱量單果鮮籽質(zhì)量。

各區(qū)組隨機(jī)選擇6 個(gè)植株，每個(gè)植株采集3份樣品，每樣品取15 g 干種仁，使用minispec mq one 小型核磁儀（Bruker Biospin，德國(guó)）測(cè)定種仁含油率（Ro）。產(chǎn)量相關(guān)性狀指標(biāo)包括單株果實(shí)數(shù)、鮮出籽率、干出籽率、出仁率、鮮果含油率（Ro′）、種仁含油率、每平方米冠幅產(chǎn)果量（Yf）、單株產(chǎn)油量、單位面積產(chǎn)油量（Yo）。

出仁率（Rk）為種仁質(zhì)量占干籽質(zhì)量的百分比，干出籽率（Rs）為干籽質(zhì)量占鮮果質(zhì)量的百分比。

Ro′=Rk×Rs×Ro；

Yo=Yf×Ro′×10 000×0.6。式中：0.6 代表郁閉度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 軟件錄入并整理原始數(shù)據(jù)，使用SPSS 軟件對(duì)各性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行變異分析、方差分析、遺傳參數(shù)估算、相關(guān)性分析。一般配合力采用均值法估算，遺傳力的估算參照毛盛賢等[22]的方法。

式中：Gi表示親本Pi的一般配合力，表示親本Pi子代的平均值，表示總平均值。

式中：Sij表示親本Pi和Pj的特殊配合力，表示親本Pi和Pj雜交組合的值。

式中：H2表示廣義遺傳力，V1表示品種間方差，V2表示環(huán)境方差，r表示重復(fù)頻率。

Cv=(Ds/M)×100%。

式中：Cv表示變異系數(shù)，Ds表示標(biāo)準(zhǔn)差，M表示平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀的變異分析

2.1.1 生長(zhǎng)性狀

19 個(gè)普通油茶F1家系生長(zhǎng)性狀的變異見表2。由表2可知，19 個(gè)家系生長(zhǎng)性狀的變異系數(shù)為19.07%～95.39%，各性狀變異系數(shù)的平均值為35.13%，其中第1 級(jí)分枝高的變異最大，梢粗的變異最小。將8 個(gè)生長(zhǎng)性狀指標(biāo)按照變異系數(shù)由高到低排序，依次為第1 級(jí)分枝高（95.39%）、梢長(zhǎng)（42.67%）、第1 級(jí)分枝數(shù)（41.27%）、地徑（24.36%）、南北冠幅（19.89%）、樹高（19.26%）、東西冠幅（19.10%）、梢粗（19.07%）。

表2 19 個(gè)普通油茶F1 家系生長(zhǎng)性狀的變異?Table 2 Variance of growth traits in19F1 families of C.oleifera

2.1.2 果實(shí)性狀

19 個(gè)普通油茶F1家系果實(shí)性狀的變異見表3。由表3可知，19 個(gè)家系果實(shí)性狀的變異系數(shù)為10.35%～45.03%，變異系數(shù)的平均值為22.39%，其中單果籽粒數(shù)的變異最大，果實(shí)縱徑的變異最小。將7 個(gè)果實(shí)性狀指標(biāo)按照變異系數(shù)由高到低排序，依次為單果籽粒數(shù)（45.03%）、單果鮮籽質(zhì)量（34.05%）、單果鮮質(zhì)量（26.48%）、果皮厚度（18.78%）、果形指數(shù)（11.45%）、果實(shí)橫徑（10.61%）、果實(shí)縱徑（10.35%）。

表3 19 個(gè)普通油茶F1 果實(shí)性狀的變異?Table 3 Variance analysis of fruit traits in 19 F1 families of C.oleifera

2.1.3 產(chǎn)量相關(guān)性狀

19 個(gè)普通油茶F1家系產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異見表4。由表4可知，19 個(gè)家系產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異系數(shù)為13.56%～69.99%，變異系數(shù)的平均值為41.89%，各性狀變異較為豐富，其中出仁率的變異最小，單位面積產(chǎn)油量的變異最大。將9 個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀指標(biāo)按照變異系數(shù)由高到低排序，依次為單位面積產(chǎn)油量（69.99%）、每平方米冠幅產(chǎn)果量（64.69%）、單株產(chǎn)油量（61.04%）、單株果實(shí)數(shù)（60.40%）、鮮果含油率（41.35%）、干出籽率（32.90%）、鮮出籽率（17.99%）、種仁含油率（15.15%）、出仁率（13.56%）。

表4 19 個(gè)普通油茶F1 家系產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異?Table 4 Variance analysis of yield-related traits in 19 F1 families of C.oleifera

2.2 各性狀的方差分析

對(duì)19 個(gè)普通油茶F1家系的表型性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表5。由表5可知，19 個(gè)家系的東西冠幅、南北冠幅、干出籽率、每平方米冠幅產(chǎn)果量、單株產(chǎn)油量存在顯著差異（P≤0.05），地徑、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、單果鮮質(zhì)量、果形指數(shù)、果皮厚度、單果籽粒數(shù)、單果籽粒質(zhì)量、鮮出籽率均存在極顯著差異（P≤0.01），其余性狀不存在顯著差異。

表5 19 個(gè)普通油茶F1 家系表型性狀的方差分析結(jié)果?Table 5 Variance analysis of phenotypic traits in 19 F1 families of C.oleifera

2.3 各性狀的遺傳參數(shù)

2.3.1 一般配合力

對(duì)普通油茶F1家系的5 個(gè)親本進(jìn)行一般配合力估算，結(jié)果見表6。由表6可知：母本56-2、41-4、51-6 的果實(shí)數(shù)一般配合力為正值，表明以這3 個(gè)單株為母本雜交產(chǎn)生的子代結(jié)實(shí)數(shù)量可能高于群體平均值，父本中以51-6、46-2、56-2 雜交獲得的子代結(jié)實(shí)數(shù)量可能高于平均值；母本41-4、56-2、51-6 的單位面積產(chǎn)油量的一般配合力均為正值，其中母本41-4 的一般配合力最高，父本中僅46-2 單位面積產(chǎn)油量的一般配合力為正值。

表6 19 個(gè)普通油茶F1 家系各性狀的親本一般配合力?Table 6 Estimated values of GCA in each parent 19 F1 families of C.oleifera

2.3.2 特殊配合力

19 個(gè)家系各性狀的親本特殊配合力分析結(jié)果見表7。由表7可知：在鮮果含油率性狀方面，LY17 號(hào)家系（“41-4”ד51-6”）的親本特殊配合力（0.038）最大；在種仁含油率性狀方面，LY17 號(hào)家系的親本特殊配合力（0.035）最大；在每平方米冠幅產(chǎn)果量性狀方面，LY7 號(hào)家系（“51-6”ד56-2”）特殊配合力（0.480）最大；在單位面積產(chǎn)油量性狀方面，LY17 號(hào)家系的親本特殊配合力效應(yīng)值（18.139）最大。

表7 19 個(gè)普通油茶F1 家系各性狀的親本特殊配合力?Table 7 Estimated values of SCA for the 19 F1 families of C.oleifera

2.3.3 遺傳力

在19 個(gè)普通油茶F1家系的樹體性狀中，樹高、地徑、冠幅、梢長(zhǎng)、梢粗的廣義遺傳力分別為38.30%、39.55%、51.92%、50.24%、52.77%。 可以看出：樹高和地徑屬于中等遺傳力性狀（30%＜H2＜50%），受環(huán)境影響較大；冠幅、梢長(zhǎng)、梢粗屬于高遺傳力性狀（H2＞50%），主要受遺傳因素的控制。在果實(shí)性狀中，果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、單果鮮質(zhì)量、果形指數(shù)、果皮厚度、單果籽粒數(shù)、單果籽粒質(zhì)量的廣義遺傳力分別為83.66%、69.39%、76.96%、75.19%、88.54%、74.86%、72.02%，均屬于高遺傳力性狀（H2＞50%），主要受遺傳因素的控制。在產(chǎn)量相關(guān)性狀中，鮮出籽率、干出籽率、出仁率、鮮果含油率、種仁含油率、每平方米冠幅產(chǎn)果量、單株產(chǎn)油量、單位面積產(chǎn)油量的廣義遺傳力分別為56.48、56.84%、61.59%、56.94%、61.17%、75.27%、51.92%、73.73%、60.66%，均屬于高遺傳力性狀（H2＞50%），主要受基因控制。綜合分析結(jié)果表明，樹體性狀易受環(huán)境影響，果實(shí)性狀與經(jīng)濟(jì)性狀受環(huán)境影響較小。

2.4 各性狀的相關(guān)性

19 個(gè)普通油茶F1家系各性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見表8。由表8可知：各性狀間存在不同程度的相關(guān)性，第1 級(jí)分枝高與果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、單果鮮質(zhì)量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P≤0.05）；單果鮮籽質(zhì)量與鮮出籽率、每平方米冠幅產(chǎn)果量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P≤0.01），與果實(shí)縱徑呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P≤0.05）；每平方米冠幅產(chǎn)果量與果實(shí)縱徑呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P≤0.05），與單果鮮質(zhì)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P≤0.01）。

2.5 優(yōu)良家系和優(yōu)良單株的選擇

2.5.1 優(yōu)良家系的選擇

根據(jù)表4中單株產(chǎn)油量平均值由高到低排序，各家系依次為L(zhǎng)Y16、LY17、LY11、LY7、LY14、LY8、LY18、LY6、LY15、LY12、LY5、LY1、LY13、LY2、LY19、LY3、LY4、LY10、LY9。排名前5 位家系的單株產(chǎn)油量平均值分別為0.63、0.58、0.56、0.30、0.43 kg，與群體總平均值相比，這5 個(gè)家系的單株產(chǎn)油量平均值提高了47.15%。排名前3 位家系的單株產(chǎn)油量平均值，與群體總平均值相比提高了59.30%。

2.5.2 優(yōu)良單株的選擇

根據(jù)19 個(gè)家系的單株產(chǎn)油量進(jìn)行優(yōu)良單株的選擇排序，共選出優(yōu)良單株13 株（表9），入選率7.26%，入選單株的產(chǎn)油量的平均值為0.76 kg，與19 個(gè)家系的總平均值相比，單株產(chǎn)油量提高了97.13%，表明通過(guò)選擇優(yōu)良單株可以獲得較好的產(chǎn)油量改良效果。

表9 入選優(yōu)良單株的產(chǎn)油量及排序Table 9 Oil yield and ranking of selected excellent plants

3 結(jié)論與討論

本研究中對(duì)種植于福建省羅源國(guó)有林場(chǎng)的19個(gè)F1家系進(jìn)行了變異分析、方差分析、相關(guān)性分析、遺傳參數(shù)估算，并選擇了優(yōu)良家系和優(yōu)良單株。一般配合力分析結(jié)果表明，母本41-4、56-2、51-6 的單位面積產(chǎn)油量一般配合力較高，父本46-2的單位面積產(chǎn)油量一般配合力較高，LY17 號(hào)家系（“41-4”ד51-6”）的單位面積產(chǎn)油量特殊配合力較高。以單株產(chǎn)油量為育種目標(biāo)，LY16、LY17、LY11 家系排名處于前3 位；在選出的13個(gè)優(yōu)良單株中，16-1、8-4、7-1、16-2、15-2 排名處于前5 位。

目前，我國(guó)油茶栽培用苗木以采用選擇育種選育出的無(wú)性系良種為主，以傳統(tǒng)的育種方式培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的潛力較小，雜交育種已成為油茶新品種培育的重要手段和途徑[23]。通過(guò)有性雜交產(chǎn)生的子代可能會(huì)產(chǎn)生一定的遺傳變異，表現(xiàn)出比親本更優(yōu)良的性狀。油茶種內(nèi)與種間雜交可以產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)，雜交所產(chǎn)生的后代具有遺傳親本雙方的優(yōu)良性狀，某些親本所表現(xiàn)的不良性狀也得以改善，子代結(jié)出的果實(shí)可能在含油率、果皮厚、果質(zhì)量、籽粒飽滿度等方面比親本的表現(xiàn)更優(yōu)[24-26]。進(jìn)行優(yōu)良家系的選擇可產(chǎn)生較大的遺傳增益。但是，目前油茶的良種推廣主要采用無(wú)性系，進(jìn)行優(yōu)良家系選擇的意義不大。

正確選擇親本是油茶雜交育種成功的關(guān)鍵，開展雜交親本一般配合力和特殊配合力的估算，能夠更高效地配置雜交組合，提高育種效率，減少育種過(guò)程中人力、物力的耗費(fèi)[25-26]。本研究中對(duì)5 個(gè)雜交親本進(jìn)行了一般配合力及特殊配合力估算，結(jié)果表明：母本41-4、56-2、51-6 的單位面積產(chǎn)油量一般配合力為正值，以這3 個(gè)優(yōu)株為母本進(jìn)行雜交所產(chǎn)生的子代的產(chǎn)量可能高于群體平均值；父本中僅46-2 的單位面積產(chǎn)油量一般配合力為正值，表明以其為父本進(jìn)行雜交產(chǎn)生的子代在產(chǎn)量方面可能表現(xiàn)更優(yōu)。特殊配合力分析結(jié)果表明，LY17 號(hào)家系（“41-4”ד51-6”）的單位面積產(chǎn)油量特殊配合力最大。在實(shí)際生產(chǎn)中，將配合力作為親本選擇的依據(jù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體環(huán)境條件來(lái)選擇優(yōu)良的雜交親本。本研究中由于子代群體和雜交組合數(shù)量的限制，不能完全了解親本的一般配合力，在后續(xù)研究中可以考慮增加親本選配數(shù)量和雜交組合數(shù)。

遺傳力代表某性狀受遺傳控制的程度，用以估算能取得的遺傳增益[27-28]。本研究中各家系表型性狀的遺傳力估算結(jié)果表明，生長(zhǎng)性狀中冠幅、梢長(zhǎng)、梢粗屬于高等遺傳力性狀，8 個(gè)果實(shí)性狀均屬于高等遺傳力性狀，9 個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀均屬于高等遺傳力性狀。經(jīng)綜合比較發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)性狀易受環(huán)境影響，而果實(shí)性狀與經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳力較高，不易受環(huán)境影響。在育種中，可將遺傳力高的性狀作為目標(biāo)性狀進(jìn)行改良。

由于林木各表型性狀間存在不同程度的相關(guān)性，在育種時(shí)對(duì)顯著相關(guān)的性狀進(jìn)行聯(lián)合選擇，可以節(jié)省選育的時(shí)間成本[28]。相關(guān)性分析結(jié)果顯示：?jiǎn)喂r籽質(zhì)量與鮮出籽率、每平方米冠幅產(chǎn)果量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P≤0.01）；每平方米冠幅產(chǎn)果量與果實(shí)縱徑呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（P≤0.05），與單果鮮質(zhì)量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P≤0.01）。趙海鵠等[29]對(duì)7 個(gè)岑軟系列油茶無(wú)性系果實(shí)性狀進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果表明單果鮮籽質(zhì)量與果高、鮮籽數(shù)、鮮出籽率、干出籽率、干出仁率、鮮果含油率呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（P≤0.01）。劉玉寶等[30]對(duì)福建省閩侯白沙國(guó)有林場(chǎng)雜交F1代試驗(yàn)林的樹高、冠幅、單株產(chǎn)果量進(jìn)行了相關(guān)性分析和主成分分析，結(jié)果表明單株產(chǎn)果量與冠幅間存在顯著相關(guān)性（P≤0.05）。這些研究結(jié)果與本研究中結(jié)果不盡相同，可能是試驗(yàn)材料不同、試驗(yàn)方法不一致、環(huán)境差異等造成的。

本研究中僅選取了福建省羅源國(guó)有林場(chǎng)19 個(gè)家系1年的表型數(shù)據(jù)，但油茶產(chǎn)量存在明顯的大小年現(xiàn)象，該研究結(jié)果不能全面而準(zhǔn)確地反映其遺傳信息。后續(xù)將通過(guò)對(duì)重要經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行遺傳分析，對(duì)所選育優(yōu)良單株進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)，并通過(guò)將優(yōu)良單株無(wú)性系化，開展區(qū)域化栽培試驗(yàn)，選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。