水曲柳自由授粉家系子代遗传测定与分析

水曲柳自由授粉家系子代遗传测定与分析

1序言1.1水曲柳资源分布、分布特点framiusmandelichaui是中国东北林区最重要的造林树种之一。这是一个优良而宝贵的树种，具有快速生长、适应性强、经济价值高等待遇等特点。该树种在我国分布最北可达呼玛河沿岸,向西南分布到河北燕山、山西五台山等地。前苏联远东、朝鲜、日本均有分布。在长白山和小兴安岭垂直分布于海拔200～1000m之间,常与胡桃楸形成水胡林。其材质优良、纹理直、花纹美观,是胶合板、家具业和车船内部装饰的上乘材料。该树种是喜光、耐寒的中性树种,喜温湿气候条件,易受晚春霜害,特别是在谷地裸露人工造林,一年生枝梢易受冻害,尤其1m高的幼树受害率更大。而且对土壤的要求较严,喜生于土层深厚、肥沃、疏松、排水良好的稍湿润缓坡、山麓或河谷两岸,生长地一般在Ⅰ―Ⅲ地位级之间,高地位级上,其生长速度仅次于山杨。由于近年来的过度采伐,导致水曲柳资源的日益减少。据报道,黑龙江省的人工水曲柳林仅1000hm2左右。为了尽快恢复水曲柳资源,迅速扩大人工林面积,我们开展了水曲柳子代测定的研究。1.2林木子代测定通过遗传测定,可以掌握群体及个体间的性状遗传变异规律和亲本的遗传增益,对进一步的遗传改良有重要的指导意义。而林木单株表现的优劣,可能是因为它所处的微环境造成,也可能是遗传物质优劣造成。所以,选择的优良单株必须进行子代测定,才能够提高选优树工作的效率,为建立种子园提供理想的材料。因此,我们还需要进一步深入展开遗传测定的工作,有目的的对林木遗传品质进行改良。关于林木子代测定,国外做过很多工作。我国目前育种工作中,多数林分都未经过遗传测定,增益效果很不明显。尤其是水曲柳,其研究单位就更少。现有资料表明:大海林32号和通化01号为该地区的优良种源,其树高和胸径的遗传力分别为73.12%和51.31%,造林可获得的遗传增益分别为18.7%和19.8%;黑龙江省苇河林业局也曾对水曲柳优树子代3年生苗进行测定,分析结果表明,苗高的遗传增益变化幅度在0.16%～23.13%之间,地径的遗传增益变化幅度在0.43%～21.86%之间。1.3家系和优良家系的筛选和利用本试验通过研究水曲柳子代家系树高和胸径的生长表现,估算其亲本的遗传力,通过多重比较评选出最优家系估算相应的遗传增益,为苇河林业局现有无性系种子园的疏伐改造提供依据,并为利用优良家系的优良单株建立第二代种子园提供优良材料。2试验材料和方法2.1降水量、水质水曲柳子代测定林位于黑龙江省尚志市境内的苇河林业局青山林场,地理位置为128°03′E,44°40′N,海拔高度300m,年降水量800～950mm,64%集中在6～8月,年日照2156h,10℃以上积温2100～2400℃,无霜期110～130天。子代试验林地为山下部北坡,坡度8°,土壤为灰棕壤,pH值为6.5,黑土层厚度20cm。2.2水曲柳树木种子采集和测定于1986年在苇河林业局冲河林场、东风林场、青山林场选择20株优树,同时采集了若干株普通水曲柳树木的种子为对照。1986年采种,1987年育苗,1989年上山造林,测定林设计为随机完全区组设计,设置5个区组。每个区组内21个家系按抽签方式随机安排,试验地管理与生产管理相同。2.3调查性状调查2004年春季对试验林进行了调查,调查性状为树高和胸径,每小区调查5株。树高测量误差控制在±1cm内,胸径测量误差控制在±0.01cm内。2.4f2f遗传力计算本试验采用双因素方差分析模型分析子代家系之间的差异显著性(表1)采用单亲本子代的遗传力计算方法计算单株遗传力和家系遗传力,根据遗传力和选择差计算遗传增益。有关的计算公式为:家系遗传力h2=1-14Fσ2=bσ2fσ2+bσ2fh2=1−14Fσ2=bσ2fσ2+bσ2f单株遗传力h2=fσ2e+σ2fh2=fσ2e+σ2f遗传增益△G=h2家(ˉyi-ˉy0)ˉy0式中:F、σ2e、σ2f的意义见表1;ˉyi是除对照外各家系的平均数;ˉy0是对照的平均数为了选择优良家系,采用LSD多重比较的方法检验了每两个家系之间的差异显著性,从而进行优良家系的选择,检验中的临界值用如下公式计算:LSD法:LSDα=tα(dfe)√2ΜSeb3结果与分析3.1树高、胸径生长由调查的数据分别计算出各家系的树高及胸径的平均值,见表2从表2的数据看,水曲柳家系的平均树高为4.947m,对照家系的平均树高为4.678m,优良家系的平均树高比对照高出18.57%;水曲柳优良家系的平均胸径为4.730cm,对照家系的平均胸径为4.422cm,优良家系的平均胸径比对照高出6.96%。可见,无论是平均树高还是平均胸径,优树的子代都比对照要高。3.2遗传增益的测定水曲柳树高生长量是这个树种表现性状中较为稳定的表现值,是建立丰产的重要指标之一。优良家系的选择正确与否,需要用遗传增益来衡量,而遗传增益必须通过子代来测定。遗传增益是表现性状的相对遗传力,即遗传增益与遗传力有关。遗传力分广义和狭义两种,这里指的是狭义遗传力,即基因加性效应变量占表现型变量的比值。遗传力大,表明该性状由亲代传递给子代的能力强,受环境作用小,表现型选择的效果好。反之,则说明环境对该性状的影响大,该性状传递给子代的可能性小,对该性状的选择效果差。遗传增益表现为遗传方差占表现型的比例。3.3dap分析胸径是反映树木直径生长的基本指标。优良家系选择正确,应在这个指标上得到较好的遗传增益。3.4优良家系的选择遗传测定的目的之一是估算选择的遗传增益。如果将参加试验的全部20个优树都选中作为营建无性系种子园的材料,所求得的遗传增益树高为2.81%、胸径为3.04%,增益效果不够明显。对此,我们对参试优树家系进行筛选,淘汰掉一部分较差的家系,保留最优的家系。优良家系主要以树高为主(因为树高的遗传力比胸径大),适当考虑胸径的原则进行。当保留家系数为1、5、10、15、20时,所得遗传增益数值见表3。4优树生长状况本文研究了黑龙江省苇河林业局水曲柳15年生自由授粉家系的子代测定林,用方差分析对树高和胸径进行了家系差异的显著性检验,估算了遗传力和遗传增益。结果表明:①水曲柳优树子代之间的遗传品质有显著差异;②优树树高超过对照的有18个家系,占全部参试家系的90%;优树胸径超过对照的家系有16个,占全部参试家系的80%。这说明用常规方法选择优树是有效的。③优树树高的家系遗传力和单株遗传力分别为0.489、0.644,优树胸径的家系遗传力和单株遗传力分别为0.437、0.538。树