水曲柳半同胞家系变异分析与选择_王芳.pdf

Vol.43 No.2Feb.2023第 43 卷 第 2 期2023 年 2 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期：2022-03-09基金项目：吉林省科技发展计划项目（20210202071NC）；吉林省科学技术协会项目（QT202002）。第一作者：王芳（），博士，工程师。通信作者：杨雨春（），博士，研究员。引文格式：王芳,孙彬,杨雨春,等.水曲柳半同胞家系变异分析与选择研究 J.中南林业科技大学学报,2023,43(2):144-154.WANG F,SUN B,YANG Y C,et al.Variation analysis and selection of Fraxinus mandshurica half-sib familiesJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2023,43(2):144-154.水曲柳半同胞家系变异分析与选择王 芳1，孙 彬2，杨雨春1，王 君1，刘 旭2，陆志民1，杨 玲3，张嘉峰3，许经华3（1.吉林省林业科学研究院，吉林 长春 130000；2.吉林农业大学，吉林 长春 130000；3.吉林省永吉县林木种子站，吉林 吉林 132000）摘 要：【目的】评价和筛选水曲柳优良种质资源，推进水曲柳良种选育进程。【方法】以吉林省吉林市永吉县西阳镇水曲柳试验林内的 67 个 11 年生水曲柳子代半同胞家系为材料，对其树高、胸径、当年高生长量、冠幅、枝下高、分枝角和分枝数进行调查测定，并计算材积，采用方差分析、遗传变异分析、一般配合力分析、主成分分析、相关分析及多性状综合评价法筛选优良家系和单株。【结果】各性状在不同家系间、不同区组间、不同家系与区组的互作间均达到极显著差异水平（P 0.01），各性状表型变异系数变化范围为 21.83%80.03%，各性状家系遗传力变化范围为 0.23 0.58，各性状单株遗传力变化范围为 0.03 0.14。不同家系的亲本各性状一般配合力差异较大，家系 FM62、FM12、FM16 和 FM24 的亲本树高、胸径、材积和当年高生长量的一般配合力较高，家系 FM13、FM26 的亲本冠幅、分枝角和分枝数的一般配合力较高，家系 FM7 的亲本枝下高一般配合力较高。主成分分析结果表明，树高、胸径、材积和当年高生长量主要描述水曲柳的生长性状信息，枝下高、冠幅、分枝角和分枝数主要描述水曲柳形质性状主要信息。相关分析结果表明，任意两性状间均呈极显著正相关关系。利用多性状综合评价法，以 10%的入选率进行选择，分别筛选出 7 个生长性状优良的家系和 7 个形质性状优良的家系，其中家系 FM16、FM12 和 FM24 的生长性状和形质性状均优良；以 1%的入选率在优良家系中选择优良单株，分别筛选出 6 个生长性状优良的单株和 6 个形质性状优良的单株。【结论】水曲柳生长性状和形质性状在家系和个体间存在着丰富的变异，初步筛选出的优良家系、单株和亲本可以为水曲柳良种选育和推广应用提供基础。关键词：水曲柳；半同胞家系；遗传变异；优良家系；优良单株 中图分类号：S792.41 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2023)02-0144-11Variation analysis and selection of Fraxinus mandshurica half-sib familiesWANG Fang1,SUN Bin2,YANG Yuchun1,WANG Jun1,LIU Xu2,LU Zhimin1,YANG Ling3,ZHANG Jiafeng3,XU Jinghua3(1.Jilin Academy of Forestry Sciences,Changchun 130000,Jilin,China;2.Jilin Agricultural University,Changchun 130000,Jilin,China;3.Yongji County Forest Seed Station,Jilin 132000,Jilin,China)Abstract:【Objective】This work aimed to evaluate and select excellent germplasm resources of Fraxinus mandshurica to promote the breeding process of F.mandshurica.【Method】67 11-year-old half-sib families of F.mandshurica were selected as the materials from the experimental forest in Xiyang Town,Yongji County,Jilin City,Jilin Province.The tree height,DBH(diameter at breast height),current-year height increment,crown width,below-branch height,branch angle and branch number were investigated and measured,and the volume was calculated.Variance analysis,genetic variation analysis,general combining ability analysis,principal component analysis,correlation analysis and multi-character comprehensive evaluation were used to screen the superior families and individual plants.【Result】There were extremely significant differences(P 0.01)among different families,blocks or familiesblocks for each trait.The phenotypic variation coefficient of each trait ranged from 21.83%to 80.03%.The family heritability of each trait ranged from 0.23 to 0.58,and the individual plant heritability of each trait ranged from 0.03 to 0.14.The general combining ability of each trait for the parents of different families varied greatly.The parents of FM62,FM12,FM16 and FM24 had a higher general combining ability in tree height,DBH,volume and current-year height increment,the parents of FM13 and FM26 had a higher general combining ability in crown width,branch angle and branch number,and parents of FM7 had a higher general combining ability in below-branch height.The Doi:10.14067/ki.1673-923x.2023.02.016145中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 43 卷水曲柳 Fraxinus mandshurica Rupr.属木犀科Oleaceae 梣属 Fraxinus 植物，高大落叶乔木，树高可达 30 m，胸径可达 1 m，是我国东北地区主要造林树种之一，与胡桃楸、黄菠萝并称为“东北三大硬阔”1。水曲柳主要分布于我国的东北、华北、陕西、甘肃、湖北等地，朝鲜半岛北部、俄罗斯远东以及日本北部也有分布2。水曲柳树干端直，材质坚硬致密，纹理美观，可用于建筑、家具、飞机、造船、运动器材及土木工程等，是重要的用材树种，同时由于其树形优美，高大挺拔，树干通直度好，适应性强，也是优良的绿化和观赏树种3。目前对水曲柳的研究有很多，主要集中在其生理学4-6生态学7-9和繁育技术10-12等方面，水曲柳遗传改良方面的研究主要是通过种源试验来确定优良种源13，通过子代测定来选择优良家系及在优良家系中选择优良单株目前报道较少。育种目标是育种工作的依据和指南，指导遗传改良工作的进行。林木树种大多是用材树种，因此多以生长性状为育种目标，研究生长性状的遗传变异是筛选优良群体及个体的重要内容，对林木生长性状研究较多，国内外均有报道。Liang14等对 50 个 32 年生红松无性系的 16 个生长性状进行研究，以树高、胸径、材积和平均冠宽为综合评价指标，筛选出 5 个生长性状优良的无性系。Doran15等对重要的用材树种白木 Endospermum medullosum 的生长性状遗传变异参数进行分析，用以指导后期根据育种目标通过循环选择获得生长性状的经济收益。目前，随着科技的发展及实际生产的需要，林木育种已从注重生长过渡到多目标育种16。本研究以吉林省吉林市永吉县西洋镇水曲柳试验林内的 67 个 11 年生水曲柳半同胞家系为材料，对其 8 个性状的遗传变异进行分析，分别从生长和绿化 2 个育种方向选出优良家系并在优良家系中选出优良单株，以期为造林生产或园林绿化提供优质材料。1 试验材料与方法1.1 试验地点与材料试验地位于吉林省吉林市永吉县西阳镇（1255140E，432037N），海拔 487 m，温带大陆季风气候，暗棕壤，年平均降水量 464.5 mm，年平均气温 4.8，年平均有效积温 2 700，无霜期 120 130 d。试验材料共 67 个家系，其中 1个家系为当地种子，作为对照，编号为 FM1；其余 66 个家系来源于辉南榆树岔林场天然林中水曲柳优树的种子，编号为 FM2 FM67。所有种子于 2010 年春季育苗，2012 年营建幼龄林，试验地采用完全随机区组设计，30 株小区，3 个区组，株行距为 2 m2 m，周边设置保护行。1.2 试验方法2021 年 9 月，对 67 个 11 年生水曲柳半同胞家系的树高、胸径、当年高生长量、冠幅、枝下高、分枝角和分枝数等性状进行单株调查。树高、枝下高和当年高生长量测量参照文献 17；胸径和分枝角测量参照文献18，冠幅测量参照文献19，分枝数测量参照文献 20。水曲柳立木材积计算公式21：21.3(3.14)/4gDBH=，1.3(3)VHgf=+。（1）式中：0.40f=，H 为树高，DBH 为胸径，f为水曲柳平均实验形数。1.3 数据处理采用 Excel 2016 软件对所有数据进行整理并利用相应公式进行综合评价，采用 SPSS 19.0 软件进行方差分析、变异系数分析、相关分析及主成分分析。各性状的方差分析模型19为：ijkijijijkXababe=+。（2）式中：Xijk表示家系 i 在区组 j 中水曲柳单株 k 的result of the principal component analysis showed that tree height,DBH,volume and current-year height incre