滕貴波

(遼寧省實(shí)驗(yàn)林場，遼寧 撫順 113311)

歐洲林木育種研究進(jìn)展

滕貴波

(遼寧省實(shí)驗(yàn)林場，遼寧 撫順 113311)

歐洲林木育種工作起始于20世紀(jì)40年代，從那時(shí)起林木遺傳資源調(diào)查和收集、選優(yōu)和營建種子園、無性系選育和推廣就受到了高度重視。文章綜述了歐洲林木育種的歷史、歷程和取得的成就，并分析了出現(xiàn)的挑戰(zhàn)，提出了相應(yīng)的對(duì)策。

歐洲；林木育種；挑戰(zhàn)；對(duì)策

歐洲的一些樹種，即使在適宜的環(huán)境中生長，僅僅依靠自然選擇，也不能滿足社會(huì)和行業(yè)的需要。此外，人類的需求也是發(fā)展變化的，希望新服務(wù)和新產(chǎn)品[1]。為了適應(yīng)將來環(huán)境變化和滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，林木育種已成為有效的改良手段。林木育種主要通過重組和選擇，選擇是模仿自然選擇，但有2個(gè)主要區(qū)別：一是人工選擇具有明確目的，二是選擇過程較快。林木育種主要應(yīng)用于具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值并可人工更新的樹種，對(duì)改良品種進(jìn)行繁殖，然后進(jìn)行植苗造林或直播造林。改良品種首先應(yīng)用于營建工業(yè)原料林，有時(shí)也應(yīng)用于農(nóng)林復(fù)合林。育種目標(biāo)一般是選育生長迅速、輪伐期短，產(chǎn)量高并且穩(wěn)定的品種，而政府在資金上也優(yōu)先支持這類項(xiàng)目。當(dāng)前，在歐洲最具活力和創(chuàng)新的育種項(xiàng)目是關(guān)于廣泛栽植或具有高木材價(jià)值的樹種，例如歐洲赤松、海岸松、挪威云杉、北美云杉、花旗松、楊樹等[2]。

1 歐洲林木育種的歷史

同谷類、蔬菜和果樹作物相比，樹木的馴化歷史較短，歐洲直到20世紀(jì)40年代才正式開展林木育種學(xué)研究。除了外來樹種的引進(jìn)和栽植，歐洲大多數(shù)的樹種仍然可以認(rèn)為是野生的。這對(duì)于林木育種工作者是幸運(yùn)的，因?yàn)闃浞N沒有經(jīng)過馴化，具有較大的遺傳變異性，通過選擇可以獲得巨大進(jìn)展。歐洲對(duì)于主要林業(yè)樹種的遺傳變異研究投入了巨大的人力和物力，這是育種的基礎(chǔ)。在20世紀(jì)50年代開展了主要針葉樹國際聯(lián)合研究，受到國際林業(yè)研究機(jī)構(gòu)大力支持，針對(duì)歐洲落葉松、挪威云杉、花旗松和北美云杉開展了研究，一些闊葉樹，例如白蠟、胡桃木、野櫻等受到歐盟的支持。對(duì)樹木的整個(gè)分布區(qū)進(jìn)行調(diào)查取樣，然后集中栽植，最后對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，他們開展種內(nèi)適應(yīng)性、生長和結(jié)構(gòu)特性的遺傳變異研究，然后開展木材性質(zhì)研究。在得出育種和選擇結(jié)果之前，他們已經(jīng)獲得了適應(yīng)性和種源等方面的大量信息。根據(jù)適應(yīng)性和培育特點(diǎn)，在分子生物學(xué)研究的輔助下，劃分了種子區(qū)，選定了種子林，并且有計(jì)劃地開展了種子收集、調(diào)撥和應(yīng)用。對(duì)主要鄉(xiāng)土樹種進(jìn)行規(guī)劃，避免受到外部材料的污染。同時(shí)，對(duì)廣泛應(yīng)用的外來樹種，也進(jìn)行了區(qū)劃，并選擇了優(yōu)良種源。當(dāng)前，在遺傳多樣性研究之外，種源試驗(yàn)是遺傳資源保護(hù)的一種方式。隨著種源試驗(yàn)的開展和數(shù)據(jù)的累積，也反映出樹種對(duì)于氣候變化的適應(yīng)。

2 歐洲林木育種的歷程

基于前期積累的知識(shí)，在本地群體、種源試驗(yàn)林和育種群體中選擇適應(yīng)性最強(qiáng)的優(yōu)樹，短期的育種目標(biāo)是研究可應(yīng)用的品種，通常是具有一定特性。如果選擇強(qiáng)度較大，推廣品種的遺傳多樣性較低，遺傳變異降低，則會(huì)成為進(jìn)一步取得遺傳進(jìn)展的瓶頸。相反，長期的育種策略是保持育種群體具有足夠的遺傳多樣性，使各個(gè)育種周期都能獲得遺傳增益。在長期的遺傳改良中，育種群體的遺傳多樣性被保護(hù)和監(jiān)測(cè)，育種群體和應(yīng)用群體要嚴(yán)格分隔。育種致力于為特定地理區(qū)域選育品種，從生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)，特定區(qū)域如果具有足夠的均勻性，則被稱為應(yīng)用區(qū)域。較大的地理梯度，例如大陸或者國家，這些地區(qū)的環(huán)境條件，并不是均一的，在這種情況下，品種在不同地點(diǎn)的穩(wěn)定性成為主要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于林木育種來說，時(shí)間是主要的限制因素，樹木是多年生植物，通常性成熟較晚，而結(jié)果的評(píng)價(jià)會(huì)更晚，一些育種工作者感興趣的性狀，例如心材比例、木材材質(zhì)、抗性，只有樹木成齡之后或是出現(xiàn)極端的氣候條件之后才能觀測(cè)到。因此，育種策略旨在縮短育種周期，并使每個(gè)育種周期獲得最大的遺傳增益。早期-晚期相關(guān)預(yù)測(cè)方法的發(fā)展，已經(jīng)提高了一些性狀的選擇效率。無論是品種還是類型，選擇都是多性狀的，要在一些性狀之間取得平衡。大多數(shù)感興趣的性狀是適應(yīng)性、干形、冠形、分枝、材質(zhì)和適應(yīng)性，同時(shí)要考慮遺傳穩(wěn)定性、大規(guī)模繁殖的難易程度和栽培環(huán)境等，根據(jù)樹種的生物學(xué)和遺傳學(xué)特性，不同的育種策略能夠應(yīng)用種間雜交和雜種優(yōu)勢(shì)[3]。無論采取何種策略，選育和應(yīng)用品種是最終目標(biāo)。林木的品種包括不同形式：可以營養(yǎng)繁殖的單株，例如，楊樹、野櫻、栗子；可以營養(yǎng)繁殖或者有性繁殖的半同胞或者全同胞家系，例如雜種落葉松；種子園中產(chǎn)生的品種，例如歐洲赤松、挪威云杉、花旗松、野櫻、白蠟、樺樹。在開展林木育種的同時(shí)，要開展苗木的大規(guī)模繁育工作，根據(jù)樹種的特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)有性或無性繁殖。

3 歐洲林木育種取得的成就

歐洲林木育種工作，在過去十年中得到了極大發(fā)展，積累了大量野外的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在歐洲范圍內(nèi)，幾乎所有的森林樹種均獲得了改良品種，并且在一些國家實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，而有些樹種，已經(jīng)建立了第二代和第三代種子園，例如海岸松和歐洲赤松。當(dāng)前，在歐洲已經(jīng)建立了40多個(gè)樹種的1 000多個(gè)種子園，總面積超過了6 900 hm2云杉優(yōu)良家系的無性系改良品種已經(jīng)在一些國家交易，幾個(gè)表現(xiàn)較好的闊葉樹栽培品種，例如楊樹、樺樹、旱柳、野櫻、栗子、刺槐、榿木等，在農(nóng)林業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用[5]。歐洲林木選育的品種在人工造林中廣泛應(yīng)用，有利于提高木材的產(chǎn)量和質(zhì)量，保證林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在歐洲建立了嚴(yán)格的規(guī)章制度，規(guī)范歐洲林木繁殖材料的貿(mào)易。用4種顏色標(biāo)簽對(duì)繁殖材料進(jìn)行標(biāo)記，鑒定材料用黃色標(biāo)簽，記錄了材料來源于特定的種源，但是沒有經(jīng)過選擇；選擇材料用綠色標(biāo)簽，表明是經(jīng)過選擇的種子林或是品種；取得資格材料用粉紅色標(biāo)記，表明了材料是經(jīng)過選擇的，并且已經(jīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；試驗(yàn)材料用藍(lán)色標(biāo)簽，表明材料在一些區(qū)域開始試驗(yàn)，初步顯示了優(yōu)越性。林木新品種也可以受到植物新品種權(quán)的保護(hù)，只要新品種具有特異性、一致性和穩(wěn)定性，通常應(yīng)用無性繁殖，因此在楊樹和柳樹應(yīng)用較多，其他樹種，例如野櫻、栗子和核桃，也可以受益于這種保護(hù)。

4 歐洲林木育種的挑戰(zhàn)和對(duì)策

一些品種主要是1960—1990年在歐洲育種項(xiàng)目積極開展的成果，在當(dāng)時(shí)，15～20個(gè)不同的研究機(jī)構(gòu)可能同時(shí)對(duì)同一樹種進(jìn)行研究，且這種情況并不少見。當(dāng)前，隨著育種項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)和人員的減少，在有些國家育種項(xiàng)目已經(jīng)停止。因此，育種項(xiàng)目組需要在國家間協(xié)作，減少研究樹種種類。同時(shí)，從長遠(yuǎn)的角度看，氣候變化和病蟲危害影響樹種的適應(yīng)性和可持續(xù)性發(fā)展。育種者選育品種要對(duì)將來變化氣候具有適應(yīng)性，生物技術(shù)的發(fā)展及數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用已為育種學(xué)家提供新的可能[6]。在歐洲林木育種已經(jīng)出現(xiàn)了新的威脅和挑戰(zhàn)，歐洲的樹種分布較廣，并不局限在某個(gè)國家之內(nèi)，歐盟范圍的擴(kuò)大，使木本植物種子和其他再生繁殖材料的交易更方便，單獨(dú)一個(gè)國家很難應(yīng)對(duì)這種新挑戰(zhàn)，歐洲協(xié)作組之間的合作和交叉研究，特別是林木遺傳育種研究，已經(jīng)受到歐盟和歐洲國家政府間合作組織資助20多年。通過林木育種基礎(chǔ)研究網(wǎng)絡(luò)將分散在整個(gè)歐洲的育種研究組和科學(xué)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，并加強(qiáng)他們的合作便可以直接從資料庫中得到數(shù)據(jù)，并可以定期頻繁交流林木遺傳學(xué)和育種學(xué)的理論、技術(shù)等方面知識(shí)。

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2017-02-27

滕貴波(1970-)，男，遼寧清源人，大學(xué)，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)生產(chǎn)管理工作，Email： 937841644 @qq.com

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10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.021