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        檫樹(shù)半同胞子代遺傳參數(shù)估計(jì)與早期選擇

        2023-10-08 06:55:30吳文生
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2023年16期
        關(guān)鍵詞:加性遺傳力林齡

        吳文生

        (福建省福鼎后坪國(guó)有林場(chǎng),福建福鼎 355200)

        檫樹(shù)(Sassafras tsumu(Hemsl.)Hemsl.)又名檫木、黃楸木,是樟科(Lauraceae)檫木屬(SassafrasJ.Presl)的多年生落葉大喬木,也是我國(guó)的特有樹(shù)種,廣泛分布于長(zhǎng)江以南地區(qū)[1]。檫樹(shù)生長(zhǎng)迅速,干型通直,木材緊密,紋理美觀(guān),有芳香的氣味,具有較強(qiáng)的防蟲(chóng)防腐功能,是優(yōu)良的裝修、家具、造船及工藝品用材[2]。檫樹(shù)樹(shù)葉會(huì)在秋天變成紅色,其也是一種常用的園林景觀(guān)樹(shù)種[3]。檫樹(shù)喜光,在溫暖濕潤(rùn)的氣候及深厚、肥沃、排水良好的酸性土壤環(huán)境中生長(zhǎng)較好,在土層瘠薄、迎風(fēng)、干燥、積水的環(huán)境中長(zhǎng)勢(shì)較差[4]。我國(guó)于20 世紀(jì)70—80 年代在南方13 個(gè)省(區(qū))進(jìn)行了大規(guī)模檫樹(shù)實(shí)生人工林造林,為良種選育工作提供了豐富的基礎(chǔ)材料,檫樹(shù)現(xiàn)已成為福建省人工林發(fā)展的重要造林樹(shù)種之一[5]。

        本研究的主要目的是通過(guò)分析檫樹(shù)母樹(shù)林半同胞子代樹(shù)高性狀各林齡的表型表現(xiàn)、遺傳變異及林齡間的相關(guān)性,進(jìn)一步了解該樹(shù)種的遺傳多樣性與遺傳穩(wěn)定性,為檫樹(shù)的良種選育工作和人工林經(jīng)營(yíng)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)地位于福建省寧德市福鼎后坪國(guó)有林場(chǎng)吳陽(yáng)工區(qū),地理坐標(biāo)為120°02'~120°03' E、27°04'~27°06' N,海拔530~610 m,坡向東南,坡度20°~30°;屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,年平均氣溫17.9~19.1 ℃,月均最低和最高氣溫出現(xiàn)在每年的1月和7月,分別為4.9 ℃和25.5 ℃,最低溫度-8.0 ℃,最高溫度36.0 ℃;年均降水量2 100 mm,降水量集中于5—6月的梅雨季節(jié)與8—9 月的臺(tái)風(fēng)雷雨季節(jié)。全年無(wú)霜期270 d,初霜一般出現(xiàn)于當(dāng)年11月上旬,終霜一般出現(xiàn)于來(lái)年3 月下旬。立地條件中等,土壤類(lèi)型是山地紅壤,前茬是馬尾松。

        1.2 材料與方法

        試驗(yàn)材料來(lái)自樹(shù)齡40 年的母樹(shù)林自由授粉子代,2009年采種,2010年育苗,2011年2月造林。采種母樹(shù)選擇干型通直、生長(zhǎng)健壯、冠形優(yōu)美、無(wú)病蟲(chóng)害、結(jié)實(shí)率較高的單株。造林苗木采用2次分級(jí)法,即苗木出圃與現(xiàn)場(chǎng)種植前各進(jìn)行1次分級(jí),確保全部使用Ⅰ級(jí)苗栽植。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),共30個(gè)家系,單列4株小區(qū),重復(fù)8次。造林株行距為2 m×2 m。樹(shù)高生長(zhǎng)量調(diào)查時(shí)間為造林后前5年與第11年。

        數(shù)據(jù)計(jì)算工作使用R 語(yǔ)言完成,各方差組分的顯著性采用似然比檢驗(yàn)[6]。具體模型:

        式(1)中,y是觀(guān)察值向量;a是單株加性遺傳隨機(jī)效應(yīng)向量;plot是小區(qū)隨機(jī)效應(yīng)向量;b是固定效應(yīng)向量(由總體均值和重復(fù)構(gòu)成);e是殘差隨機(jī)效應(yīng)向量;Za,Zplot,X是各效應(yīng)向量的關(guān)聯(lián)矩陣。各向量分布:A是單株親緣關(guān)系矩陣,分別是加性方差、小區(qū)方差和殘差方差,I是單位矩陣。

        遺傳力與遺傳相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)誤的估計(jì)通過(guò)泰勒展開(kāi)式完成。遺傳力估算公式:

        式(2)中,h2是單株狹義遺傳力,是家系方差,是家系與重復(fù)的互作效應(yīng)方差是機(jī)誤。變異系數(shù)計(jì)算公式:

        式(3)中,CV是變異系數(shù),xˉ是總體均值,σ是標(biāo)準(zhǔn)差。相關(guān)系數(shù)計(jì)算公式:

        式(4)中,r是相關(guān)系數(shù),是林齡x時(shí)的方差,是林齡y時(shí)的方差,σxy是林齡x時(shí)與y時(shí)的協(xié)方差。遺傳增益計(jì)算公式:

        式(5)中,ΔG是遺傳增益,i是選擇強(qiáng)度,σp是表型標(biāo)準(zhǔn)差,xˉp是表型均值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 樹(shù)高性狀表型分析

        由表1 可知,各林齡樹(shù)高性狀表型變異系數(shù)差異較大(最低為17.0%,最高為27.0%),豐富的表型變異為優(yōu)良家系的選擇奠定了良好的基礎(chǔ)。樹(shù)高性狀表型變異系數(shù)在林齡1 年時(shí)最大,在林齡11 年時(shí)最小,呈隨林齡增大而逐漸減小的趨勢(shì)。

        2.2 樹(shù)高性狀遺傳分析

        各林齡樹(shù)高性狀加性遺傳方差分量與單株遺傳力均顯著(表2)。單株遺傳力最小值為0.11(0.04)(林齡4 年),最大值為0.41(0.07)(林齡11 年),單株遺傳力整體呈隨林齡增大而增大的趨勢(shì)。加性遺傳變異系數(shù)最小值為5.0%(林齡4 年),最大值為8.5%(林齡11 年),沒(méi)有明顯的隨林齡變化趨勢(shì)。

        表2 各林齡樹(shù)高性狀方差分析及遺傳參數(shù)估算

        2.3 檫樹(shù)樹(shù)高性狀林齡間相關(guān)性分析

        檫樹(shù)樹(shù)高性狀各林齡間表型相關(guān)系數(shù)與加性遺傳相關(guān)系數(shù)均顯著(表3)。相同林齡間的表型相關(guān)系數(shù)大于加性遺傳相關(guān)系數(shù)。表型相關(guān)系數(shù)和加性遺傳相關(guān)系數(shù)均隨林齡差距的增大而減小。林齡3 年與11 年時(shí)的加性遺傳相關(guān)系數(shù)為0.60(0.12),林齡2 年與11 年時(shí)的表型相關(guān)系數(shù)為0.64(0.02)。

        表3 檫樹(shù)樹(shù)高性狀林齡間相關(guān)性分析

        2.4 優(yōu)良家系和單株選擇

        根據(jù)育種值排名進(jìn)行優(yōu)良家系的選擇,按照10%的入選率篩選出3 個(gè)最優(yōu)家系(表4)。最優(yōu)家系的遺傳增益從30.1%到21.3%,均值為24.6%。

        表4 最優(yōu)家系選擇

        按照0.1%的入選率篩選出育種值最高的9個(gè)單株(表5)。最優(yōu)單株的遺傳增益從35.2%到18.4%,均值為23.2%。

        表5 最優(yōu)單株選擇

        3 結(jié)論與討論

        本試驗(yàn)中檫樹(shù)樹(shù)高表型參數(shù)與國(guó)內(nèi)同類(lèi)試驗(yàn)的結(jié)果相類(lèi)似[7-9]。較高的生長(zhǎng)速度與較大的表型變異使得檫樹(shù)作為速生用材樹(shù)種在進(jìn)行良種選育時(shí)具有一定的表型選擇基礎(chǔ)。樹(shù)高性狀單株遺傳力林齡變化趨勢(shì)與其他速生用材樹(shù)種一致[10-12]。隨著林齡的增長(zhǎng),林木固有的遺傳潛力的表達(dá)不斷得到加強(qiáng),在影響林木生長(zhǎng)性狀表型表現(xiàn)的所有因素中,環(huán)境因素所占的比重不斷降低。各林齡樹(shù)高性狀單株遺傳力[最低0.11(0.04),最高0.41(0.07)]低于大多數(shù)該樹(shù)種同類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果[7-9],但與其他速生用材樹(shù)種一致[13-15]。檫樹(shù)各林齡表型變異系數(shù)大于遺傳變異系數(shù)(例如,林齡1 年時(shí)遺傳變異系數(shù)是7.5%,表型變異系數(shù)是27.0%),說(shuō)明環(huán)境因素對(duì)檫樹(shù)樹(shù)高性狀的表型表現(xiàn)起重要作用[16-19]。表型變異系數(shù)隨林齡的增大而減小,遺傳變異系數(shù)則相對(duì)穩(wěn)定[20-23],說(shuō)明進(jìn)行遺傳選擇的可靠性要高于表型選擇。本試驗(yàn)中出現(xiàn)了遺傳相關(guān)系數(shù)低于表型相關(guān)系數(shù)的情況,可能是因?yàn)樵囼?yàn)地立地條件不佳,對(duì)幼齡林遺傳潛力的表達(dá)起了較大的限制作用[24-26],從而使得該林地檫樹(shù)幼齡林樹(shù)高性狀的生長(zhǎng)表現(xiàn)主要受環(huán)境因素影響。因?yàn)樵诹值剡x址時(shí),除考慮遺傳測(cè)定要求外,還考慮林木成熟后改建為實(shí)生種子園的要求,故而選擇了可以促花、促果的中等立地條件。針對(duì)本研究中出現(xiàn)的檫樹(shù)樹(shù)高性狀較低的遺傳力、遺傳相關(guān)低于表型相關(guān)的情況,接下來(lái)將進(jìn)行多地點(diǎn)、多年度觀(guān)察數(shù)據(jù)的收集整理,并做進(jìn)一步分析考證,為今后檫樹(shù)良種選育和人工林營(yíng)造提供豐富的基礎(chǔ)材料和準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。

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