郭祥泉，錢國欽，吳載璋，涂年旺，吳 煒，郭祥堆

(1.福建省三明市林業(yè)局，福建 三明 365000；2.福建省世界銀行貸款造林項目辦公室，福建 福州 350001；3.福建省永安市林業(yè)局，福建 永安 366000；4.福建省永安林業(yè)(集團(tuán))股份有限公司，福建 永安 366000；5.永安市第六中學(xué)，福建 永安 366000)

多數(shù)林木樹種為了能更好地適應(yīng)不同自然環(huán)境，其繁育機制逐漸進(jìn)化成雜交繁育，以雜合型個體生存。雜合型個體雜交子代遵循基因重組規(guī)律和數(shù)量性狀遺傳的基因積加效應(yīng)，分化為抗旱、抗病、耐瘠薄、不同速生性、抗風(fēng)以及其他抗逆性等多樣性遺傳特性，使物種能夠適應(yīng)不同生境，提高物種生存機會[1—3]。鐘萼木Bretschneidera sinensis為異花授粉樹種，雜交子代的胸徑與樹高生長性狀表現(xiàn)多樣性遺傳，生長性狀在生長早期表現(xiàn)出顯著分化[3]。Ying 等[4]報道美洲黑楊10 年生與3 年生樹高生長相關(guān)性(r=0.61～0.96)。梁一池[5]報道杉木早期樹高生長與其后各齡樹高生長存在顯著或極顯著相關(guān)，且隨著年齡比值的增大，相關(guān)關(guān)系愈密切。高與胸徑生長的早期選擇具有顯著的遺傳相關(guān)性，因此在林木幼樹期進(jìn)行超級苗篩選，能獲得較好遺傳品質(zhì)個體，雜種優(yōu)勢個體適宜苗木期篩選[1,6—9]。事實上，自然選擇本身就是早期選擇過程，在天然更新環(huán)境中，種子萌芽與幼苗生長過程，小苗需經(jīng)過病蟲害、干旱、水漬等逆境選擇和個體競爭，選擇適宜生長的個體。故天然更新保存下來的個體是早期選擇后的適宜生長個體，特別是自然更新較難的物種，所保存下來的個體本身就是一種能適應(yīng)環(huán)境生長的個體[9—10]。作者對4 年生鐘萼木進(jìn)行優(yōu)良個體選擇，所篩選優(yōu)良個體后續(xù)表現(xiàn)出良好生長效果[11]，一年生優(yōu)良個體選擇未見報導(dǎo)；對鐘萼木一年生苗木群體高與地徑生長性狀遺傳多樣性研究表明，群體高與地徑性狀生長權(quán)重表現(xiàn)為多樣性正態(tài)分布，優(yōu)良個體與弱勢個體年生長量相差數(shù)倍，表現(xiàn)顯著分化。生長性狀分布表明，雜種優(yōu)勢個體屬于小概率群體，進(jìn)行一年生早期篩選具有科學(xué)的理論依據(jù)[3]。利用天然自由授粉子代進(jìn)行優(yōu)良個體選擇在遺傳育種中屬于混合選擇方法，是林木良種選育初期選擇常用方法[1]。本研究根據(jù)鐘萼木生長性狀遺傳多樣性與早期生長性狀分化特性，應(yīng)用t 檢驗選擇法對該樹種的高與地徑生長性狀進(jìn)行早期選擇，篩選優(yōu)良基因型個體，從而為該樹種收集優(yōu)良種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省大田縣桃源鎮(zhèn)赤頭坂國有林場場部工區(qū)，屬于戴云山西延的低山帶，為中亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫15.3～19.6 ℃，無霜期255～275 d，年均降水量1491.2～1809.6 mm。區(qū)域內(nèi)氣候溫暖濕潤、雨量充沛，適宜鐘萼木生長(氣象資料來源于大田縣氣象局)。試驗地海拔325～605 m，土壤為黃紅壤。

試驗圃地為農(nóng)田，沙壤土；于2015 年3 月進(jìn)行整地，畦面寬90 cm、溝深20 cm，過磷酸鈣作為基肥，按100 kg·667m-2整地前散施，整地后播種前用600 倍多菌靈消毒。于2015 年3 月下旬播種，播種采用點播，在畦面挖10 cm 深條溝，條溝間隔20 cm，種子間隔20 cm 點播，用細(xì)黃心土覆蓋，及時噴水至畦面潮濕。種子來源于福建省永安天寶巖自然保護(hù)區(qū)采種母樹，經(jīng)休眠催芽處理，出芽后搭蓋遮陽網(wǎng)。

1.2 方法

鐘萼木一年生苗木生長于環(huán)境條件基本一致的苗圃地，環(huán)境因子對個體生長影響基本相同，個體生長差異來源于遺傳分化。生長性狀遺傳多樣性調(diào)查采用大樣本調(diào)查方法，該方法適宜基因重組后性狀表現(xiàn)的分類統(tǒng)計；同一圃地中優(yōu)勢木分布是由隨機播種后產(chǎn)生的，選擇苗木高生長優(yōu)勢木作為調(diào)查群體，預(yù)選中心設(shè)置調(diào)查樣點屬于完全隨機概率。根據(jù)試驗調(diào)查要求進(jìn)行整體樣本踏查，預(yù)選優(yōu)勢木，然后設(shè)置調(diào)查樣點。以優(yōu)勢木為調(diào)查中心，共設(shè)置6 個調(diào)查樣點，每樣點內(nèi)調(diào)查個體不少于500 株，有多株優(yōu)勢木處于同一調(diào)查群體的，按一個調(diào)查群體處理，所有優(yōu)勢木都作為預(yù)選木，優(yōu)勢木不在同一群體的，另設(shè)置一個調(diào)查群體，每個群體分別調(diào)查苗木地徑與苗高[3,9]。各調(diào)查樣點的優(yōu)勢個體生長情況見表1(群體Ⅱ無特別優(yōu)勢個體)，記錄調(diào)查樣點內(nèi)優(yōu)勢木生長狀況，對優(yōu)勢木按群體順序編號。地徑測量采用游標(biāo)卡尺，苗高測量采用鋼卷尺。于2015 年12 月8 日當(dāng)年苗木生長期結(jié)束后進(jìn)行生長性狀調(diào)查，分別測量苗木地徑與苗高。

表1 不同群體優(yōu)勢個體生長性狀分布Table 1 Growth distribution of the dominant individual in different investigating colony unit

生長性狀遺傳多樣性采用大樣本調(diào)查方法，應(yīng)用正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法，劃分地徑與樹高生長性狀的不同生長類型，應(yīng)用不同生長類型評價生長性狀遺傳分化[1—3]。優(yōu)良個體篩選根據(jù)性狀遺傳分化結(jié)果，應(yīng)用t 檢驗選擇法，確定優(yōu)良個體選擇標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行優(yōu)株篩選。已有研究認(rèn)為，林木生長在未受人為干擾條件下，群體的高與地徑生長呈正態(tài)分布，適宜應(yīng)用正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法對群體生長性狀進(jìn)行分類，以及應(yīng)用t 檢驗選擇法篩選優(yōu)良個體[6,10—12]。

1.3 選擇標(biāo)準(zhǔn)確定

根據(jù)t 檢驗選擇法，應(yīng)用表2 中合并群體的相關(guān)統(tǒng)計值與t 檢驗值計算選擇標(biāo)準(zhǔn)值，確定苗高與地徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)選擇優(yōu)良單株。苗高、地徑生長性狀選擇標(biāo)準(zhǔn)臨界值依據(jù)t 檢驗選擇法計算，臨界值計算公式：

以該值為臨界值，所篩選的優(yōu)良基因型就是群體中的優(yōu)勢個體。故臨界值可作為篩選優(yōu)良基因型的入選標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)n 在500～1000 區(qū)間，t(0.001,n-1)＝3.291，k(0.001,n)=3.293

n 為調(diào)查群體的個體數(shù)，依據(jù)上式與t 分布值可得k(0.001, n)，由此得調(diào)查選擇優(yōu)勢個體的臨界值，由上述σ 值和式(1)、(2)計算得群體苗高、地徑選擇標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)分別是71.2 cm、1.91 cm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

上述不同樣點的樣本可共同應(yīng)用于生長性狀遺傳多樣性分化與個體篩選，合并作為總調(diào)查樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析[10]，總樣本的方差、標(biāo)準(zhǔn)差等相關(guān)統(tǒng)計值見表2。依據(jù)正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法，按一個標(biāo)準(zhǔn)差值作為不同生長類型的區(qū)間臨界值劃分生長類型[4,10]。在實際生產(chǎn)中，平均值的生長應(yīng)為一個群體區(qū)間分布，本試驗以作為平均值生長類型，其他以此類推分別為，生長區(qū)間作為同一群體不同生長類型，相關(guān)數(shù)據(jù)以此進(jìn)行歸類[4,13—14]。

優(yōu)良個體篩選的預(yù)選優(yōu)勢個體單獨調(diào)查相關(guān)因子見表1，優(yōu)勢木各樣點調(diào)查按地徑、苗高生長分別統(tǒng)計不同群體的平均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差和波動系數(shù)(表2)，遺傳分化與優(yōu)株篩選的苗高生長平均值、標(biāo)準(zhǔn)差與區(qū)間上下限取整數(shù)，地徑生長平均值、標(biāo)準(zhǔn)差與區(qū)間上下限取2 位小數(shù)。

表2 不同群體相關(guān)統(tǒng)計值Table 2 The statistics value of different colony

2 結(jié)果與分析

2.1 鐘萼木苗高與地徑生長分化表現(xiàn)

2.1.1高生長習(xí)性遺傳分化鐘萼木一年生苗木高生長劃分為8 個不同遺傳品質(zhì)生長類型(3～13 cm、13～23 cm、23～33 cm、33～43 cm、43～53 cm、53～63 cm、63～73 cm、73 cm 以上)，各生長類型權(quán)重依次分別為0.13%、6.70%、24.43%、36.63%、23.13%、6.87%、1.40%、0.37%(圖1)。以上結(jié)果顯示，平均值所在區(qū)間占比最大，其次是平均值相鄰的兩個生長類型權(quán)重。各類型權(quán)重由平均值所在區(qū)間逐漸向兩邊呈正態(tài)分布。生長性狀表現(xiàn)由基因型遺傳表現(xiàn)為不同生長類型，理論上屬于不連續(xù)的性狀表現(xiàn)，數(shù)量性狀遺傳在環(huán)境因子與基因互作累加效應(yīng)作用下，同一遺傳類型的性狀表現(xiàn)不完全一致，在實際生長中呈連續(xù)性分布，因此較難分清不同的遺傳類型，利用上述方法把連續(xù)性性狀表現(xiàn)劃分成不同遺傳類型，可以較好弄清不同遺傳類型的性狀分化。從不同遺傳類型的性狀分化可以較好探討不同遺傳類型生長適應(yīng)性與遺傳的相關(guān)性，了解生長表現(xiàn)差的、平均值及相近類型與優(yōu)良生長類型的遺傳相關(guān)性。由不同類型的權(quán)重比例，可以推測完全顯性表現(xiàn)與隱性表現(xiàn)的概率以及多基因中部分顯性與隱性個體的表現(xiàn)[1]。由基因遺傳特性可知，通常更多顯性基因型表現(xiàn)為雜種優(yōu)勢生長類型，完全隱性基因型表現(xiàn)為較差生長性狀類型。由圖1 可知，群體中雜種優(yōu)勢生長類型占比為0.37%，該類基因型絕大多數(shù)或全部控制基因是顯性的，該類型生長是具有遺傳表現(xiàn)的生長類型；生長表現(xiàn)差的生長類型占比為0.13%，由基因型表現(xiàn)可知，該類型屬于完全隱性基因或多數(shù)控制基因型是隱性基因，多數(shù)等位基因為純合型。從不同性狀表現(xiàn)分化與不同生長類型劃分，能較好地了解該物種主要經(jīng)濟(jì)生長性狀的遺傳表現(xiàn)和生長潛能[3,10]。

2.1.2地徑生長習(xí)性遺傳分化高生長與地徑生長密切相關(guān)，苗木地徑生長與高生長具有一致性，是評價苗木質(zhì)量的重要生長指標(biāo)。在個體空間競爭不劇烈條件下，地徑生長與高生長的遺傳分化遵循一致的規(guī)律。鐘萼木一年生苗木地徑生長劃分為8 個不同生長類型(0.28～0.52 cm、0.52～0.76 cm、0.76～1.0 cm、1.0～1.24 cm、1.24～1.48 cm、1.48～1.72 cm、1.72～1.96 cm、1.96 cm 以上)，各生長類型權(quán)重分別為0.63%、6.40%、23.30%、38.37%、24.17%、6.40%、0.67%、0.07%，與苗木高生長類型分化表現(xiàn)基本一致，地徑不同遺傳類型的性狀分化表現(xiàn)為差、平均值及相近類型與優(yōu)良生長類型(圖2)。平均值及相近類型所占比例分別為 23.3%、38.37%、24.17%，特別優(yōu)良生長類型占比為0.07%，生長表現(xiàn)差的生長類型占比為0.63%，地徑生長分化與高生長類型分化表現(xiàn)基本是一致的，通過地徑和高生長性狀共同評價主要生長性狀的遺傳表現(xiàn)，能更好地了解該樹種的生長潛能和遺傳相關(guān)性[3]。

圖1 苗高生長不同遺傳品質(zhì)分布Fig.1 Distribution of seedling height growth of different genoptype

2.2 優(yōu)良個體的選擇

2.2.1優(yōu)株選擇根據(jù)優(yōu)良個體選擇標(biāo)準(zhǔn)，由表1 中優(yōu)勢個體篩選得群體Ⅰ的1～8 號、群體Ⅲ的3 號、群體Ⅳ的1 號、群體Ⅴ的2～4 號和群體Ⅵ的3 號共14 株；以地徑生長為選擇指標(biāo)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的優(yōu)勢個體是群體Ⅰ的7、8 號、群體Ⅴ的4 號和群體Ⅵ的3 號共4 株。經(jīng)綜合評價，群體Ⅰ的4、5、6 號，群體Ⅲ的3 號，群體Ⅳ的1 號在高生長上有潛在優(yōu)勢，且地徑生長處于選擇標(biāo)準(zhǔn)的臨界值附近，認(rèn)為可選擇為優(yōu)良個體。因此，最終選擇結(jié)果為群體Ⅰ的4～8 號、群體Ⅲ的3 號、群體Ⅳ的1 號、群體Ⅴ的4 號和群體Ⅵ的3 號共9 株，所篩選的優(yōu)勢個體苗高、地徑生長分別見表1 記錄。將群體Ⅰ的4～8 號、群體Ⅲ的3 號、群體Ⅳ的1號、群體Ⅴ的4 號和群體Ⅵ的3 號依次命名為田鐘1～9 號，并進(jìn)行建檔保護(hù)，作為優(yōu)良基因資源。

圖2 地徑生長不同遺傳品質(zhì)分布Fig.2 Distribution of caliper growth of different genoptype

2.2.2選擇結(jié)果根據(jù)t 檢驗選擇法，所篩選個體是分布于區(qū)間以外的特優(yōu)生長類型，具有良好的雜交優(yōu)勢。由所篩選個體的主要生長性狀表現(xiàn)，田鐘1～9 號的高生長比平均值分別提高95%、97%、105%、105%、142%、113%、111%、100%、118%；地徑生長比平均值分別提高57%、61%、63%、75%、105%、63%、64%、57%、79%。優(yōu)良個體高與地徑生長性狀與群體平均值比較，表現(xiàn)出較好的遺傳增益，說明優(yōu)良個體主要生長性狀具有很好的速生潛能。

3 討論

鐘萼木是國家一級保護(hù)瀕危樹種，對人體內(nèi)外傷治療有良好功效。鐘萼木主要為天然分布[15]，近年來才開始人工培育，人工林尚處于幼樹階段，優(yōu)良種質(zhì)資源篩選與利用較缺乏?，F(xiàn)有人工培育幼林來源于天然種源，個體生長表現(xiàn)為不同的生長適應(yīng)性，遺傳品質(zhì)有待改良[3,13—14]。

鐘萼木一年生苗木主要生長性狀表現(xiàn)顯著分化，苗木群體一年生高生長權(quán)重呈連續(xù)型正態(tài)分布，群體平均生長量僅38 cm，生長最好個體可達(dá)92 cm，最差個體為13 cm。應(yīng)用正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法，群體劃分為8 種不同生長類型，高生長表現(xiàn)為明顯的遺傳分化與多樣性生長[3]，不同生長類型差異明顯，群體84%以上的高生長處于平均值與相鄰兩生長類型。地徑生長與高生長表現(xiàn)基本一致性，地徑平均值僅1.12 cm，最好個體生長量達(dá)2.3 cm，最差的個體生長量為0.3 cm，應(yīng)用正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法，群體劃分為8 個不同生長類型，群體85%以上的地徑生長處于平均值與相鄰兩生長類型，遺傳分化與多樣性生長顯著。生長性狀遺傳多樣性研究表明，鐘萼木雖然處于瀕危狀態(tài)，但所保存種質(zhì)資源具有不同遺傳品質(zhì)生長類型，個體多樣性生長性狀中具有多種類型基因型，也存在優(yōu)良的遺傳品質(zhì)資源，篩選優(yōu)良個體能改善種質(zhì)資源[3]。

遺傳多樣性分化與前人的林木育種研究表明，雜種子代表現(xiàn)早期生長分化，分化的不同遺傳類型是由基因類型決定，具有遺傳效果，適宜進(jìn)行早期選擇[1,7—8]。本研究所篩選個體是分布于區(qū)間以外的特優(yōu)生長類型，屬于自然雜交的雜種優(yōu)勢，是一種具有遺傳效果的基因類型，具有選擇價值。以苗木的高和地徑生長作為雙重指標(biāo)，依據(jù)t 檢驗選擇法確定選擇標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)綜合評價，確定篩選優(yōu)勢個體，選擇方法具有科學(xué)性，所選優(yōu)良個體在群體生長中有很好生長表現(xiàn)，遺傳增益顯著，有良好的潛在利用價值。