郭金雪 韓 楊

(1.黑龍江省牡丹江市亮子河林場，牡丹江 157000；；2.黑龍江省海林市柴河鎮(zhèn)政府，柴河 157131)

日本落葉松無性系樹高遺傳評價(jià)及早期選擇

郭金雪1韓 楊2

(1.黑龍江省牡丹江市亮子河林場，牡丹江 157000；；2.黑龍江省海林市柴河鎮(zhèn)政府，柴河 157131)

本文以5個(gè)日本落葉松無性系歷年樹高數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過模型擬合，研究樹高遺傳參數(shù)及早期選擇效率的變化規(guī)律后認(rèn)為，通過樹高性狀進(jìn)行日本落葉松優(yōu)良無性系的早期選擇是可行的，早期選擇的最佳時(shí)間為林齡2年時(shí)，其選擇效率可以達(dá)到15年生時(shí)直接選擇的95%以上。

日本落葉松 遺傳參數(shù) 早期選擇

林木生長周期較長，特別是北方寒冷地區(qū)，一個(gè)樹種從造林到收獲往往需要20-40年，這就造成林木新品系的培育需要較長的周期。如何縮短育種周期，加速新品系的評價(jià)、審定、推廣與應(yīng)用，這是林業(yè)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是林業(yè)健康、快速發(fā)展的關(guān)鍵。20世紀(jì)六十年代，Nason在林木生長性狀數(shù)量遺傳學(xué)間接選擇原理的基礎(chǔ)上提出了早期選擇理論，經(jīng)過長期的實(shí)踐與完善，目前，該理論得到了廣大林業(yè)學(xué)者的認(rèn)同。簡單的說，早期選擇研究就是在林分未達(dá)到經(jīng)濟(jì)成熟林前，通過研究幼林各生長性狀的遺傳力及遺傳增益變化規(guī)律，對其成熟后的生長性狀做出預(yù)測，并在此基礎(chǔ)上，對家系或無性系做出評價(jià)與選擇。其研究體系包括：各生長性狀早期選擇的最佳時(shí)間、選擇的可靠性以及所能得到的遺傳增益。研究表明早期選擇最佳的時(shí)間取決于性狀自身的早晚相關(guān)、早期選擇效率及遺傳增益穩(wěn)定表達(dá)的時(shí)間，因此不同樹種、不同生長性狀，其早期選擇的最佳時(shí)間各不相同。本文以數(shù)量遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，對5個(gè)日本落葉松無性系15年的樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立非線性混合模型，研究遺傳參數(shù)的變化規(guī)律，確定樹高早期選擇的最佳時(shí)間，并對早期選擇效率進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)論為本地區(qū)日本落葉松早期選擇研究提供了科學(xué)依據(jù)，對縮短日本落葉松的育種周期有積極的推動作用。

1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)林分

試驗(yàn)林位于牡丹江市亮子河林場，中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季氣溫寒冷干燥，夏季氣溫?zé)岫鴿駶?，春秋兩季天氣涼爽。年溫差較大，最高氣溫33℃，最低于-37℃，年平均氣溫3.5℃，年降水量540～600mm，年日照時(shí)數(shù)2600h，年≥10℃積溫2500℃，無霜期120～135d。參試無性系5個(gè)，其中I7-6-21、 I7-6-35及 I8-1-03來自遼寧寬甸苗圃，中4-6和中4-18來自內(nèi)蒙古赤峰種子園，林齡15年，造林密度2×2m。 造林后，每年樹木休眠后抽樣調(diào)查各無性系的樹高指標(biāo)，本文采用數(shù)據(jù)為試驗(yàn)林分15年的樹高數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法

樹高的非線性混合模型：Y=a(1-e-bT)c；Y=(a+VL+VR)(1-e-(b+WL+WR)T)C+ε

其中：

Y——為樹高；

T——年齡；

a、b、c——待定參數(shù)；

VL和VR，WL和WR——參數(shù)a、b在系號和重復(fù)水平上的隨機(jī)作用參數(shù)。

重復(fù)力計(jì)算公式：R=σc2/(σc2+σe2/r)，

其中：

σc2σe2——方差及隨機(jī)誤差；

r——區(qū)組數(shù)。

遺傳增益計(jì)算公式：G(%)=100×iRσp/X

其中:

i——選擇強(qiáng)度；

σp——標(biāo)準(zhǔn)差。

其中:

rg——遺傳相關(guān)關(guān)系；

2 結(jié)果與分析

2.1 樹高非線性混合模型的擬合

使用數(shù)學(xué)模型對歷年樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,可以在一定程度上降低測量誤差對統(tǒng)計(jì)分析的影響，從表1可以看出：樹高生長模型擬合的R2、RMSE值分別為0.9543和05961，參數(shù)a、b、c的P值均<0.01，說明模型能夠較好的對歷年樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，在模型基礎(chǔ)上對隨機(jī)作用參數(shù)進(jìn)行了估算。

表1 樹高生長模型參數(shù)估計(jì)和擬合統(tǒng)計(jì)量

2.2 樹高遺傳參數(shù)的變化規(guī)律

生長性狀的重復(fù)力是指同一基因型的生物個(gè)體在不同時(shí)間或不同地點(diǎn)的表型持續(xù)穩(wěn)定程度，重復(fù)力隨林齡的增加出現(xiàn)一定程度的波動，研究其變化規(guī)律對早期選擇最佳時(shí)間的確定有極為重要的作用。從表2可以看出：無性系樹高性狀重復(fù)力浮動范圍在0.64-0.77之間，說明樹高性狀受中等以上強(qiáng)度的遺傳控制，因此，通過樹高性狀開展無性系的早期選擇可以得到較大的遺傳增益；同時(shí)樹高性狀的重復(fù)力隨林齡的增加有下降的趨勢，初步說明，通過樹高進(jìn)行無性系的早期選擇，時(shí)間越早越好。

遺傳增益是指子代與親本平均表現(xiàn)值的差值占親本群體平均表現(xiàn)型值的百分率，從表2可以看出：在5%選擇強(qiáng)度下，遺傳增益的浮動范圍在18.57-33.78之間，且隨著林齡的增加逐步降低。

表2 樹高方差分量、重復(fù)力、遺傳增益變化規(guī)律

2.3 樹高性狀早期選擇效率

早期選擇效率是指單位時(shí)間內(nèi)通過早期選擇所得到的遺傳增益與傳統(tǒng)方法得到的遺傳增益的比值，是確定最佳選擇時(shí)間的重要參數(shù)指標(biāo)，可以看出：以15年生無性系的樹高、胸徑及材積指標(biāo)為目標(biāo)值，在林齡2年時(shí)根據(jù)無性系樹高性狀進(jìn)行早期選擇，分別可以達(dá)到15年生時(shí)直接選擇樹高、胸徑及材積指標(biāo)的98.9%、94.8%和97.1%，說明日本落葉松無性系樹高早期選擇的最佳時(shí)間為林齡2年。

2.4 樹高性狀選擇效率的驗(yàn)證

采用直接選擇的方法對參試的5個(gè)日本落葉松無性系15年時(shí)樹高、胸徑及材積進(jìn)行測量計(jì)算，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，選擇出兩個(gè)優(yōu)良無性系，分別為I7-6-35和中4-6。其結(jié)果與林齡2年時(shí)樹高性狀早期選擇結(jié)果相同。

用兩個(gè)優(yōu)良無性系林齡2年時(shí)樹高測定值，計(jì)算不同入選率情況下，其在15年時(shí)的入選成功率，結(jié)果表明：入選率20%時(shí)，15年生時(shí)其入選成功率為85%；入選率40%時(shí)，其入選成功率為97.8%。因此，林齡2年時(shí)，通過樹高性狀進(jìn)行日本落葉松無性系的早期選擇是切實(shí)可行的。

3 結(jié)論

非線性混合模型可以很好的對日本落葉松無性系歷年樹高性狀進(jìn)行擬合，并最大程度的消除測量誤差對結(jié)果的干擾。樹高性狀受中等以上強(qiáng)度的遺傳控制，因此，通過樹高性狀進(jìn)行優(yōu)良無性系的早期選擇是可行的。樹高性狀的重復(fù)力及遺傳增益隨著林齡的增加有下降的趨勢，樹高性狀早期選擇的最佳時(shí)間為林齡2年時(shí)，選擇效率可以達(dá)到15年生時(shí)直接選擇樹高、胸徑及材積指標(biāo)的98.9%、94.8%和97.1%。

[1]陳益泰.林木早期選擇研究新進(jìn)展[J].林業(yè)科學(xué)研究，1994，7：11-22.

[2]丁振芳，王景章.日本落葉松家系早期選擇技術(shù)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，5(3)：65-67.

[3]胡德活，林緒平.杉木無性系早-晚生長性狀的相關(guān)性及早期選擇研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2001，14(2)：168-175.

責(zé)任編輯：王宇紅

校 對：王大軍

Genetic Evaluation and Early Selection on Tree Height of Larix kaempferi Clones

Guo Jin-xue Han Yang

(

Liangzihe forestry farm of Mudanjiang city of Heilongjiang Province,Mudanjiang 157000,Heilongjiang,China)

In this paper, 5 Larix kaempferi Clones over the tree height data as the foundation, through the model fitting, studied the variation of tree height genetic parameters and early selection efficiency. The results showed that the excellent clones of Larix kaempferi trees by high traits of early selection was feasible, the best time for early selection was at the age of 2, the selection efficiency can reach the direct selection 95% when the tree was 15 years old.

Larix kaempferi; genetic parameters; early selection

2017-01-30