徐 放 張衛(wèi)華 楊曉慧 薄文浩 潘 文

楊會(huì)肖1 廖煥琴1 徐 斌1 朱報(bào)著1 王裕霞1

（1. 廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)試驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院, 廣東 廣州 510520； 2. 北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

紅錐Castanopsis hystrix 為殼斗科Fagaceae 錐屬常綠喬木，廣泛分布于我國(guó)南方大部分地區(qū)，生長(zhǎng)速度快，材性?xún)?yōu)良，是華南地區(qū)重要的鄉(xiāng)土珍貴闊葉用材樹(shù)種和高效多用途樹(shù)種，具有極好的環(huán)境適應(yīng)性，已被廣東、福建、廣西等省區(qū)列為重點(diǎn)發(fā)展的樹(shù)種[1-3]；紅錐種子富含淀粉和多種次生代謝物，是提取淀粉和化工原料的良好材料，含有大量淀粉的種子也為野生動(dòng)物提供了大量的食物，有利于維系穩(wěn)定的森林生態(tài)[4]；枝葉茂盛耐蔭蔽，可與松樹(shù)、杉木等進(jìn)行混合經(jīng)營(yíng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[5-7]。紅錐的輪伐期為25～30 年，優(yōu)良品種對(duì)木材質(zhì)量、產(chǎn)量和提升林地經(jīng)營(yíng)收益至關(guān)重要[8]，而目前我國(guó)紅錐選育工作較為落后，為了改善紅錐研究的局面，推進(jìn)紅錐新品種的選育工作，本研究對(duì)紅錐2 代種子園中收集的種子構(gòu)建14 個(gè)半同胞家系，開(kāi)展苗期8 個(gè)重要生長(zhǎng)測(cè)定并開(kāi)展優(yōu)良家系的初步評(píng)選，旨在為后續(xù)的紅錐優(yōu)良品系的選育提供重要的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地位于廣東省林業(yè)科學(xué)研究院苗圃（23°36′5″N、113°9′35″E），屬亞熱帶季風(fēng)性氣候類(lèi)型，季節(jié)性非常明顯，近10 年平均年降水量2 015 mm，平均相對(duì)濕度69%。每年4 月到6 月為雨季，雨季平均月降雨量可達(dá)200 mm 以上，7—9 月氣溫較高，平均最高氣溫可達(dá)32.8 ℃。平均年日照時(shí)數(shù)1 636.8 h，年平均氣溫22.3 ℃。

1.2 試驗(yàn)材料

于2017 年12 月采集廣州市龍眼洞林場(chǎng)內(nèi)的紅錐2 代種子園內(nèi)14 個(gè)家系單株的種子，采集全部果實(shí)后利用日光進(jìn)行干燥處理，果實(shí)開(kāi)裂后快速收集所有種子，避免種殼因過(guò)度干燥開(kāi)裂造成種子失死亡。利用水對(duì)種子的飽滿(mǎn)程度進(jìn)行分選，選擇沉入水中的種子，浸泡過(guò)夜后播種在以黃心土為基質(zhì)的苗床上，覆蓋2 cm 厚的河沙，種子發(fā)芽后至5 cm 高后移至7 cm×12 cm 的無(wú)紡布育苗袋中，基質(zhì)為等體積的黃心土和泥炭土混合基質(zhì)。在育苗過(guò)程中每45 天施用水溶性復(fù)合肥（多普瑞斯，N:P:K=19%:19%:19%）1 次，單次用量為0.2 g/株。

1.3 苗期表型測(cè)定與分析

于2019 年5 月初，隨機(jī)選取14 個(gè)家系中的各30 個(gè)單株，設(shè)置3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10 個(gè)單株，開(kāi)展生長(zhǎng)表型分析。利用激光測(cè)距儀測(cè)定株高；數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定地徑；葉綠素含量利用SPAD-502 plus 葉綠素測(cè)量?jī)x測(cè)定，每個(gè)單株測(cè)定4 個(gè)不同方向和位置的葉片，獲得每個(gè)葉片的SPAD 值；統(tǒng)計(jì)各單株的葉片數(shù)量，并摘取每個(gè)單株的10 個(gè)葉片，利用掃描儀掃描后獲取葉片圖像，利用Digmizer v4.0 軟件中長(zhǎng)度和面積計(jì)算模塊統(tǒng)計(jì)各葉片的長(zhǎng)度、寬度和葉面積，并計(jì)算葉片長(zhǎng)寬比。測(cè)量數(shù)據(jù)利用Excel 進(jìn)行整理，利用R 軟件[9]中的agricolae進(jìn)行方差分析和多重比較，利用R 軟件自編代碼完成相關(guān)系數(shù)計(jì)算。方差分析計(jì)算公式：

yij= μ+ ?i+ βi+ εij，其中 yij為單株表型實(shí)際測(cè)量值，μ 為總體平均值， ?i為重復(fù)效應(yīng)， βi為家系間遺傳差異， εij為誤差。相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式：

其中a 和b 分別表示不同表型的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同半同胞家系間各表型方差分析

對(duì)不同家系間株高、地徑、葉片數(shù)、SPAD值、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉片長(zhǎng)寬比和葉面積等8 個(gè)性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示在不同的半同胞家系間，以上8 個(gè)性狀均存在極顯著差異（P＜0.01 或P＜0.001），該結(jié)果說(shuō)明，在種植和管理?xiàng)l件一致的前提下，不同家系的差異導(dǎo)致了生長(zhǎng)表型的顯著差異（表1）。8 個(gè)性狀總體變異系數(shù)在13.8%至59.7%之間，SPAD 值在所有試驗(yàn)樣本中差異最小，葉片數(shù)量變化幅度最大，株高和地徑的總體變異系數(shù)分別為32.2%和24.4%。

2.2 不同半同胞家系生長(zhǎng)差異性分析

14 個(gè)半同胞家系的株高、地徑、葉綠素含量（SPAD 值）和葉片數(shù)調(diào)查結(jié)果和多重比較結(jié)果見(jiàn)表2。各家系平均株高28.6～56.8 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為9.4 cm，總體平均值為41.3 cm，其中C11 家系平均株高最高，C13 家系次之，C09 家系長(zhǎng)勢(shì)最弱，株高最低；株高變異系數(shù)最小家系為C03（12.8%），該家系株高相對(duì)整齊，家系內(nèi)差異最小，C06 家系株高變異系數(shù)最大，為39.9%；各家系地徑3.7～6.3 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.6 mm，平均地徑為4.9 mm，變異系數(shù)為7.9%至40.2%。各家系SPAD 值在33.1 至43.9 之間，變異系數(shù)為7.4%～16.1%。各家系最小平均葉片數(shù)量為18.0 片（C04），最多為84.2 片（C13），平均變異系數(shù)為39.7%（表2）。

表1 紅錐14 個(gè)家系不同性狀方差分析結(jié)果Table 1 Traits ANOVA results of C. hystrix families

表2 紅錐不同家系株高、地徑、葉片數(shù)和葉綠素含量及變異系數(shù)Table 2 Plant height, ground diameter, leaf number, chlorophyll content and coefficient of variation of different C. hystrix families

2.3 不同半同胞家系葉片形態(tài)差異性分析

不同家系葉片表型測(cè)量和計(jì)算結(jié)果如表3 所示，14 個(gè)半同胞家系總體葉片平均長(zhǎng)度為9.0 cm，平均葉片長(zhǎng)度最小的家系為C09（8.1 cm），平均葉片長(zhǎng)度最大的家系為C14（10.1 cm），總體標(biāo)準(zhǔn)差為0.66 cm；葉片寬度最小的家系為C09，最大家系為C07 和C14，變化區(qū)間為2.3 cm 至2.8 cm，總體平均值為2.6 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.14 cm；葉片長(zhǎng)寬比最小值為3.2，最大值為3.8，平均為3.6，標(biāo)準(zhǔn)差為0.15；平均葉面積最小的家系為C09（11.3 cm2），最 大 的 家 系 為C14（17.3 cm2），各 家 系葉面積平均值為15.0 cm2，葉面積標(biāo)準(zhǔn)差為1.80 cm2。葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉片長(zhǎng)寬比和葉面積在不同家系間的平均變異系數(shù)分別為18.6%、17.5%，13.8%和32.7%。

2.4 不同表型間相關(guān)性分析

對(duì)8 組生長(zhǎng)表型進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)結(jié)果如表4 所示。其中株高與地徑（0.63）和葉片寬度與葉面積（0.60）2 組生長(zhǎng)表型兩兩性狀之間存在顯著的正相關(guān)（P＜0.05）；株高與葉片數(shù)量（0.76）、地徑與葉片數(shù)量（0.75）、葉片長(zhǎng)度與葉片寬度（0.94）、葉片長(zhǎng)度與長(zhǎng)寬比（0.96）和葉片寬度與長(zhǎng)寬比（0.85）等5 組生長(zhǎng)表型兩兩性狀之間存在極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）。其余各生長(zhǎng)表型性狀間相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.21 至0.31 之間。

2.5 苗期表現(xiàn)優(yōu)良家系初選

鑒于用材樹(shù)種新品種選育中所關(guān)注的最重要性狀為生長(zhǎng)量，即株高和地徑兩個(gè)表型，另外光合能力相關(guān)表型如葉綠素含量、葉片數(shù)量和葉面積等均會(huì)對(duì)生長(zhǎng)量產(chǎn)生間接影響，但根據(jù)本文2.4中計(jì)算結(jié)果可知，葉片數(shù)量與株高、葉片數(shù)量與地徑呈顯著正相關(guān)，葉綠素含量、葉片長(zhǎng)寬和葉面積等性狀與株高、地徑相對(duì)獨(dú)立，無(wú)明顯關(guān)聯(lián)。因此，本研究選擇株高和地徑兩個(gè)表型，作為苗期生長(zhǎng)優(yōu)良家系初選關(guān)注的生長(zhǎng)表型，以?xún)杀硇驮?4 個(gè)家系間的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和作為篩選標(biāo)準(zhǔn)；家系C11（56.8 cm）、C13（53.1 cm）C10（52.4 cm）的平均株高大于總體平均株高（41.3 cm）與標(biāo)準(zhǔn)差（9.4 cm）之和50.7 cm，共有4 個(gè)家系的平均地徑高于總體地徑（4.9 mm）和標(biāo)準(zhǔn)差（0.6 cm）之和5.5 mm，分別為C02（6.3 mm）、C13（5.8 mm）和C12（5.6 mm）。其中C13 家系株高和地徑兩個(gè)表型均超過(guò)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和的篩選標(biāo)準(zhǔn)；另外，C10 和 C11 兩個(gè)家系平均地徑雖然略低于篩選標(biāo)準(zhǔn)，但其平均株高均大于篩選標(biāo)準(zhǔn)；C12 家系的平均株高為49.7 cm，接近篩選標(biāo)準(zhǔn)，C02 家系的地徑最大（6.3 mm），其平均株高（40.4 cm）接近14 個(gè)家系的平均株高。綜上所述，共評(píng)選C02、C10、C11、C12 和C13 共5 個(gè)家系為苗期生長(zhǎng)優(yōu)良的家系，可作為后續(xù)新品種選育需關(guān)注的重要遺傳資源。以上5 個(gè)家系，平均株高為50.12 cm，與2 代種子園中14 個(gè)半同胞家系的平均株高（41.3 cm）相比提升了21.3%；平均地徑為5.54 mm，高出14個(gè)半同胞家系總體平均地徑（4.9 mm）13.6%；在 所 選 取 的C02、C10、C11、C12 和C13 家 系中，各家系株高的變異系數(shù)分別24.3%、18.1%、16.5%、21.4% 和18.6%，平均值為19.4%，5 個(gè)家系的變異系數(shù)均低于21.9%的總體平均值；5個(gè)家系地徑的變異系數(shù)為18.9%、11.3%、15.5%、18.7%和16.5%，5 個(gè)家系的平均值為16.4%，低于18.1%的平均值，以上數(shù)據(jù)表明評(píng)選出的5 個(gè)苗期表現(xiàn)較好的家系，其子代苗木的生長(zhǎng)也具有較好的一致性。

表3 紅錐不同家系葉片形態(tài)測(cè)量結(jié)果Table 3 Leaf morphology measurement results of different C. hystrix families

表4 紅錐不同表型間相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis between different C. hystrix traits

3 結(jié)論與討論

本研究的結(jié)果表明，紅錐2 代種子園中的14個(gè)半同胞家系在幼苗期的生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯差異，根據(jù)方差分析的結(jié)果可知，苗期生長(zhǎng)表型差異的主要因素為半同胞家系間的遺傳差異，這也與紅錐種源遺傳差異分析獲得的結(jié)果一致[10-11]，該結(jié)果也證明了現(xiàn)階段紅錐具有很好的育種潛力，可以通過(guò)優(yōu)良家系無(wú)性系化的組培繁育或建立改良種子園等方式實(shí)現(xiàn)遺傳改良，進(jìn)而提升紅錐苗木質(zhì)量和紅錐木材產(chǎn)量。如家系C10，其株高變異系數(shù)為18.1%，地徑變異系數(shù)為11.3%，后者已經(jīng)接近以往楊樹(shù)Populus tomentosa 無(wú)性系選育研究中部分無(wú)性育苗過(guò)程中單株生長(zhǎng)量的變異系數(shù)（10%）[12]；農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中，種苗的一致性是產(chǎn)品最為重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一[13]。當(dāng)前，紅錐主要利用種子園收獲的種子進(jìn)行繁育和造林，通過(guò)苗期生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良家系的評(píng)選，提升苗木生長(zhǎng)量和一致性，可以更好的實(shí)現(xiàn)種苗生產(chǎn)，便于育苗期和造林初期進(jìn)行水肥控制，提升造林成果率，降低營(yíng)林成本，顯著提升全周期林地經(jīng)營(yíng)的收益[2]。本研究完成的紅錐2 代種子園中14 個(gè)半同胞家系苗期生長(zhǎng)量差異分析，可以為后續(xù)的育種提供重要的參考。

通過(guò)8 個(gè)生長(zhǎng)表型的相關(guān)系數(shù)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)呈顯著正相關(guān)的表型主要有：（1）株高-地徑-葉片數(shù)和（2）葉片長(zhǎng)度-葉片寬度，其中葉片長(zhǎng)寬與生長(zhǎng)表型并無(wú)顯著關(guān)聯(lián)，方差分析結(jié)果顯示所有表型的差異的主要來(lái)源為不同家系的差異，因此選擇株高與地徑作為苗期生長(zhǎng)優(yōu)良家系的評(píng)選表型。

由于紅錐生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，輪伐期25～30 年，對(duì)本研究評(píng)選出的苗期生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良的材料造林后生長(zhǎng)量進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查，需進(jìn)一步分析其苗期生長(zhǎng)、早期生長(zhǎng)和后期生長(zhǎng)的相關(guān)性，開(kāi)發(fā)有效的早期選擇方法。隨著紅錐組培技術(shù)的不斷深入研究，未來(lái)紅錐種苗生產(chǎn)可采用種子園繁育與組培無(wú)性繁育相結(jié)合的方式進(jìn)行[14-17]，從已有的優(yōu)良家系子代測(cè)定林中不斷評(píng)選優(yōu)良單株，通過(guò)組培無(wú)性繁殖的方式進(jìn)行優(yōu)質(zhì)種苗生產(chǎn)，同時(shí)選擇優(yōu)良無(wú)性系進(jìn)行人工控制授粉以創(chuàng)制優(yōu)良新種質(zhì)，不斷推進(jìn)紅錐育種進(jìn)程。