杉木第4代育种候选群体的12年生全同胞子代测定表现与选择

【目的】福建-南京林业大学合作的杉木多世代遗传改良计划,于2006年起陆续开展第4代育种候选群体的遗传资源创制、测定和评价。本研究旨在通过全同胞子代测定(第4代育种候选群体系列测定之一),为2016年启动的杉木第4代种子园营建技术研究和后续的生产性种子园建设提供优良亲本。【方法】 分别测定了杉木第4代候选群体中第2批1个12年生全同胞家系测定林1~12 a树高,4、5、 6、9和12 a的胸径,计算参试家系的单株平均材积;选取所有小区家系内的12年生的最优单株,采集胸高木芯样品测定木材基本密度和红心材比例。根据参试家系生长性状年度均值和变异系数评价家系生长性状稳定性;在方差分析基础上,估算遗传方差和遗传力;比较不同林龄、不同选择率以及早期选择对12年生时入选家系的准确率和材积遗传增益的影响。最后,以材积遗传增益为主要指标,兼顾材性性状,开展优良全同胞家系和家系内优良单株选择,预测入选家系和单株的遗传增益。【结果】 杉木第4代候选群体第2批62个全同胞子代测定结果表明,参试家系12 a平均树高、胸径、单株材积生长量、木材基本密度和红心材比例分别达到12.63 m、15.2 cm、0.136 8 m³、0.328 0 g/cm³和40.76%。参试家系所有性状的遗传方差均达到统计学极显著差异水平,候选群体中存在真实的遗传差异。家系树高、胸径和单株材积狭义遗传力分别为0.246、0.358和0.329,家系内最优单株树高、胸径及单株材积狭义遗传力分别为0.464、0.687、0.680。以12 a材积生长量性状为优选基准,兼顾木材基本密度和红心材比例,进行优良家系和家系内优良单株的综合选择,筛选出10个速生全同胞家系,其平均树高、胸径、单株材积、基本密度和红心材比例分别为13.34 m、17.0 cm、0.176 3 m³、0.320 2 g/cm³ 和40.76%。入选家系平均材积遗传增益幅度为6.14%~21.60%。中选的19个优良个体的材积生长量遗传增益幅度为58.62%~178.20%(平均为83.12%)。12年生最优家系木材基本密度达0.363 3 g/cm³,家系内最优单株木材基本密度最高达0.476 4 g/cm³。19个中选优良单株的材积平均遗传增益为83.12%,木材基本密度提高10%以上,红心材比例提高12.78%。这批材积生长量遗传增益突出,木材基本密度高,红心材比例高的优良家系和优良单株,不但是营建第4代种子园重要亲本来源,而且也是优良无性系培育和推广应用的重要遗传资源基础。本研究还对家系的树高、胸径和材积生长量稳定性、选择率对遗传增益的影响,以及家系材积生长量早晚相关及其早期选择年龄等进行了分析。结果表明,以材积为生长量的综合指标,家系选择率15%时,无论4、5还是6 a时的早期选择结果,与12 a选择入选家系的符合度与遗传增益均达到最高值。这说明杉木第4代遗传改良中,据4~6 a幼林的材积生长表现开展早期选择,不仅可行有效,还大幅度节约了时间,缩短了育种周期。【结论】 杉木第4代遗传改良的1个候选群体在生长发育和木材性能方面存在丰富的遗传变异。这些在材积生长量、基材密度和红心材比例等方面遗传增益较高的优良亲本和重选优良个体不仅是杉木第4代种子园建立的重要亲本来源,还是杉木优良无性系选择的重要遗传资源。     

美洲黑杨×欧美杨F1无性系的多性状联合选择

利用美洲黑杨(I 69杨)×欧美杨(I 45杨)33个F1 无性系第 12 年生数据详细研究了林木生长、木材品质和干形性状联合改良的可行性,并与单性状直接选择进行了比较。通过独立淘汰法可以选择出生长和材积均较优良的无性系;应用指数进行综合选择时,综合性状得到改良,但单个性状的遗传增益比单性状直接选择的增益有所下降;用材积和木材密度两性状构建的指数进行选择,选出的无性系是材积比较大、密度比较高的优良无性系,与独立淘汰法选出的无性系有66.7%是相同的;当用生长性状、木材品质性状和干形性状构建多性状选择指数时,材积经济权重×10 与密度经济权重×10 是两个比较好的指数;按材积经济权重×10进行选择时,虽然木材密度遗传增益很小,但是材积的遗传增益可达 5.14%,指数遗传力为 0.653 5;按照密度经济权重×10进行选择时木材密度可以获得 6.27%的遗传增益而材积几乎没有减少,指数遗传力高达0.702。运用选择指数对多性状进行综合评判和定向选择是切实可行的。     

华北落叶松无性系结实能力变异与无性系再选择

为解决华北落叶松种子园种子数量少，空粒比例大，生产成本高，繁殖效率低的实际问题，对种子园无性系结实量的变异及选择利用问题进行了研究。结果表明：种子园无性系间结实量差异显著，无性系内分株间结实量差异不显著，遗传因素对结实量的影响远大于种子园内小环境的影响。与树高、胸径、材积、木材密度等性状相比，结实量受遗传因素控制程度高，无性系间变异幅度大，选择利用潜力也大。无性系结实量与年份间交互作用显著，无性系间结实周期不一致，正确评价结实量需进行年份间重复观测。结实量与子代生长不相关，种子园无性系再选择的正确途径是“结实能力一子代生长”联合选择。按27％的入选率进行种子园无性系再选择，可使单株种子产量提高1．5倍以上，并能显著提高种子品质和降低生产成本。     

主伐龄期马尾松半同胞子代测定林的变异分析及选择

为了评价和筛选优良马尾松种质资源,对3块已达主伐年龄(27、28、29 a)的马尾松半同胞子代测定林生长及形质性状进行分析和遗传评估。结果表明:各子代测定林生长和形质性状在家系间差异均达显著或极显著水平,家系的树高、胸径、材积、冠幅、枝下高受中度或中度以上遗传控制,具有很强的家系及家系内单株选择潜力; 遗传和表型变异系数以材积最大,胸径居中,树高较小。性状间表型和遗传相关分析表明,树高、胸径、材积之间呈强度遗传和表型正相关关系,冠幅、枝下高与各生长性状间呈中等偏上的正相关。利用多性状综合选择指数法评选出21个马尾松优良家系,其平均树高、胸径和材积分别为14.05 m、17.07 cm和0.157 6 m³,平均遗传增益分别为7.65%、12.33%和39.21%。利用家系-单株联合选择法评选出54个优良单株,其平均树高、胸径和材积分别达到15.53 m、24.98 cm和0.341 4 m³,平均遗传增益为13.61%、44.95%和164.98%。试验结果可为西南地区马尾松种子园定向培育供应良种,也可用于选择高世代种子园的建园材料。     

两地点8年生柏木生长性状家系变异及选择

【目的】揭示柏木生长性状的遗传变异规律,为高阶遗传改良筛选优良种质,选择优良家系,及其区域推广奠定基础。【方法】以营建在浙江省开化县林场(KH)和湖北省太子山林场(TZS)两个试验点的8年生柏木优树子代家系为材料,分析其生长性状的遗传变异,估算其育种值、遗传力等参数。【结果】柏木生长性状(树高、胸径和材积)的遗传变异系数为3.08%～13.93%,其中材积的变异最大。子代家系的树高、胸径和材积在地点间差异显著,TZS点的单株材积高于KH点315.79%,且家系与地点间的交互效应显著。胸径、树高和材积具有显著的家系效应,KH和TZS试验点的家系遗传力变幅分别为0.42～0.61和0.58～0.74。KH和TZS试验点分别以单株材积育种值大于CK的10%和45%为标准,各选出6个优良家系,现实增益分别为33.51%和67.95%。利用独立淘汰法,在KH点和TZS点各筛选优良单株17和12株,材积的遗传增益分别为41.38%和40.92%。【结论】8年生柏木优树子代家系生长性状具有较大的遗传改良潜力,但家系与环境的互作效应显著;通过子代家系的遗传评价有助于种子园建园亲本的再选择和现有种子园的...     

杉木第2代种子园半同胞子代测定及早期选择

在福建省沙县官庄国有林场对杉木第2代种子园半同胞子代进行研究。结果表明,杉木第2代种子园半同胞子代保存率和生长性状在家系水平上均有统计学意义,并受到中度或中度偏下遗传控制。较树高、胸径而言,以材积为指标进行选择可获得更大遗传增益。据连续4 a调查数据从参试家系中综合选择出6个优良家系和12株优良单株,选择效果明显。同时,选择出9个生长不良的家系为第2代种子园疏伐对象,以此措施提高杉木第2代种子园种子遗传品质。     

杉木第3代种子园无性系种实性状及冠幅性状变异研究

为评估第3代杉木种子园的建园成效,对漳平五一国有林场第3代杉木种子园的90个无性系的种实性状开展变异规律分析。结果表明,不同建园材料的表型性状间变异明显,变异幅度呈现以下趋势：出籽量>出籽率>单株球果鲜重>千粒重>冠幅,且各性状间存在显著相关性;冠幅及单株球果鲜重在不同无性系间也存在极显著差异。初选20个优良无性系平均单株球果鲜重、出籽量、出籽率、千粒重和冠幅比群体均值分别提高了24.33%、38.13%、26.15%、10.47%和9.88%。初步评估结果表明,杉木3代不同建园材料的种实性状遗传变异丰富,为后续育种工作提供材料基础;后续可实施育种精细选育并加强建园经营管理;此外,应对筛选出的优良无性系进一步开展测定评估,以此为下一代种子园建设提供建园材料。     

闽南山地桉树杂交新种F1代测定与选择研究

对24个桉树杂交新种/子代(包括母本自由授粉子代)的速生性、抗逆性、形质性状进行测定与分析,经多性状综合评判,选出适合闽南山地发展的5号(E.u3101×E.g18705)、15号(E.u3101×E.g18741)、21号E.u3101×E.(G×U)等11个速生性、适应性和抗逆性强的优良杂交种/子代(家系)和41个优良单株。优良家系5.5 a生树高、胸径和材积年均生长量达2.4~3.0m、2.3~3.1 cm和0.018~0.035m3且抗风性强,形质性状优良,材积比对照(U6)增益43.60~186.16%;优良单株的材积在0.18 m3以上。为优良杂种单株的无性系化和进一步的桉树杂交育种提供了有效的遗传材料。     

12年生马尾松种子园半同胞家系生长性状 变异分析与优良家系选择

通过对漳平五一国有林场和华安西陂林场12年生162个家系马尾松种子园半同胞子代测定林3 个年度生长性状调查研究,分析不同年龄的家系方差分量、家系遗传力的变化,估算在一定选择强 度下的遗传增益和选择效率,共选出22个优良家系的平均树高、胸径、单株材积分别为12.6 m、 16.9 cm、0.135 8 m3,遗传增益分别为3.8 %、14.4 %、27.5 %;在优良家系内进行优良单株选择 ,入选47个优良单株,平均树高14 m,平均胸径22.8 cm,平均单株材积0.257 1 m3,遗传增益分别 为7.1 %、15.7 %、43.5 %。     

杉木纤维用材优良无性系的选择

对杉木无性系生长性状、木材基本密度和管胞长度的遗传变异进行了研究。结果表明，无性系间树高、胸径、材积、木材基本密度和管胞长度存在显著至极显著差异。5个性状（树高、胸径、材积、木材基本密度和管胞长度）都受中等强度的遗传控制，无性糸重复力分别为0．771，0．651，0．566，0．529和0．495。树高、胸径和材积与木材基本密度、管胞长度间以及木材基本密度与管胞长度间呈遗传负相关。通过多性状综合指数选择选出2个纤维用材优良无性系。     

杉木种子园自由授粉子代遗传变异及优良遗传型选择

以福建邵武卫闽国有林场营造的杉木种子园自由授粉子代测定林为试验材料，对25年生的试验林进行系统测定，探讨了家系生长性状、木材基本密度、本材红心材比率、彤质性状的遗传变异规律，并进行了相关性分析。结果表明：杉木种子园自由授粉子代家系在树高、胸径、材积性状上存在显著差异；木材基本密度在家系水平上存在较小差异，而在个体水平上差异较大，木材红心材比率在家系、个体水平上差异都很大；参试家系在树干通直度、圆满度，分枝角等形质性状上差异不大，在树皮率指标上存在很大变异。家系生长性状与木材红心材比率呈显著至极显著的正相关关系，但与木材基本密度相关性很小；生长性状与树皮率指标问存在极显著的负相关关系。进行杉木优良家系选择时在早期（4年生）以树高指标采用较低的选择强度进行选择，到了中期（7～10年生）以中等选择强度进行选择，到了后期（18年生左右）以较高的选择强度进行决选。从参试的63个杉木自由授粉子代家系中选出生长、材性、形质性状兼优的优良家系7个、优良个体12株。     

26年生马尾松初级种子园半同胞子代变异及家系选择

【目的】研究马尾松全轮伐期半同胞家系的遗传变异并进行选择评价,为马尾松高世代遗传改良提供可靠依据。【方法】对南宁市林业科学研究所26年生马尾松初级种子园169个半同胞家系子代测定林进行长期定位观测,分析了树高、胸径和材积3个性状的方差分析、遗传力分析和家系选择。 【结果】家系间树高、胸径、材积存在极显著差异,表明马尾松初级无性系种子园的半同胞家系间存在丰富的变异,改良潜力较大; 分别有2.96%和5.33%的家系材积生长量低于古蓬种源和武鸣种源,表明建园优树无性系具有较好的基因型; 树高、胸径和材积的家系遗传力分别为0.555、0.466和0.423,属中等至高等遗传力; 3个性状的单株遗传力分别为0.219、0.128和0.111,属低等遗传力; 家系遗传力和单株遗传力均表现为树高>胸径>材积,即树高具有较强遗传力。【结论】以家系材积均值和材积变异系数作为选择指标进行马尾松优良家系选择,其中37、98、107、113和137号5个家系入选,可作为优良家系进行推广应用。     

38年生马尾松种源生长及材性联合分析

【目的】通过分析已达成熟期的马尾松种源生长与材性变异,揭示不同性状在地理种源上的变异规律,并筛选适合在安徽省六安市及类似立地区域推广的速生且材质优良的纸浆材种源。【方法】以安徽省六安市裕安区国有林木良种场的38年生(成熟林)马尾松55个种源为试材,测定其胸径、树高、管胞长度及宽度、基本密度和微纤丝角,进行生长与材性联合分析。【结果】胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、微纤丝角和基本密度在种源水平上均差异极显著(P<0.01)。各性状表型变异系数、遗传变异系数分别为3.02%~58.61%、5.56%~28.16%;胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、基本密度和微纤丝角种源遗传力分别为0.665 7、0.558 9、0.616 9、0.996 3、0.965 6、0.739 3和0.823 3。相关性研究表明:生长性状与纬度呈显著负相关,与经度相关不显著;材性与经纬度均相关不显著,但表现出局部的变异规律;生长性状间相关性高于生长与材性间相关性;微纤丝角从髓心至树皮总体随着龄级的增大而减小,木材基本密度、管胞长和宽从髓心至树皮总体随着龄级的逐渐增大而增大,变化幅度随着龄级的增大而减小。通过综合指数选择出5个综合性状优良种源,其胸径、树高、材积、管胞长度与宽度、基本密度和微纤丝角平均遗传增益分别为3.69%、5.72%、15.12%、7.05%、-1.12%、0.17%和-6.46%。【结论】成熟林马尾松种源间差异显著,并且生长性状存在从南向北逐渐减小的变异规律,材性与经纬度不相关,对其进行纸浆材生长与材性联合选择具一定潜力,可为纸浆材马尾松良种选择提供可靠依据。     

马尾松纸浆材优良家系的选择

对福建三明和仙游两个试验点9年生的马尾松自由授粉子代试验林进行调查研究，结果表明：不同家系在树高、胸径、材积生长性状上存在极显差异，这些差异主要是由遗传因素制约；在木材基本密度、木材化学组分、木材纤维形态上也存在较大的差异。以单株纤维素产量为主要指标，从参试的105个家系中各选出10个纸浆材优良家系。从三明点选出W00249、W00251等10个纸浆材优良家系，其平均单株纤维素产量达10.718kg，树高、胸径、材积的平均值分别为9.55m、12.4cm和0.05848^3,分别大于福建省马尾松速生丰产林标准的50.39%、93.75%和173．91％；从仙游点选出W00307、W00335等10个纸浆材优良家系，其平均单株纤维素产量为8．240kg，树高、胸径、材积的平均值分别为7.34m、11.4cm和0.04172m^3，分别大于福建省马尾松速生丰产林标准的52.92%、132.65%和210.65%，增产效果极为显。     

马尾松种子园2个无性系木材密度变异规律

在22年生马尾松（Pinus massoniana）初级种子园中选择2个无性系：桂GC427A和桂GC557A各3株伐倒,利用圆盘取样法于1.3m、5m和10m近伐根面各取厚3cm圆盘样品,采用最大含水量法测定纵向1.3m、5m、10m,径向外层、中层、内层的木材生材密度和基本密度共18个密度指标,研究其径向和纵向木材密度的变异规律。结果表明,木材密度径向变化表现为外层〉中层〉内层,纵向5m〉1.3m〉10m;径向中层的木材密度最接近平均密度,径向外层的木材密度与平均密度相差最远,不宜作为马尾松无性系的选择指标;2个无性系的径向和纵向均匀性均达0.93以上,具有良好的木材均匀性,幼龄材与成熟材的差异较小,其中以桂GC557A为优。     

青钱柳种子雨的季节动态及土壤种子库特征

【目的】研究青钱柳(Cyclocarya paliurus)种子雨的季节动态及土壤种子库特征,以阐明其种群更新和演替规律。【方法】以江苏溧阳大石山3种林分密度(1 050、720和525株/hm²,代号依次为C1、C2、C3)青钱柳人工林为对象,对其种子雨季节动态及种子性状进行观测和分析;在江西九岭山5个青钱柳天然群落设样方调查,并对样方内的土壤种子库分枯枝落叶层(Ⅰ层)和土壤层(Ⅱ层)进行种子筛选和分析。【结果】根据青钱柳种子雨密度,将落种时期分为3个阶段：落种前期(8月20日—9月20日)、落种中期(9月21日—12月10日)和落种后期(12月11日—12月30日);种子雨出现2个高峰(9月10日和12月20日),落种前期和落种后期其单位面积落种量分别占全年的42.4%和43.5%;不同落种阶段的种子雨密度和具生活力的种子数差异显著,但其他种子性状差异不显著。林分密度显著影响青钱柳饱满种子数和种子千粒质量,但未影响其他种子性状。青钱柳天然群落的土壤种子库密度均呈现为Ⅰ层(37.4粒/m²)>Ⅱ层(17.9粒/m²     

10年生木荷生长和材性性状家系变异及选择

【目的】分析10年生木荷优树自由授粉家系生长和材性性状的遗传变异及相关性,选择生长兼材性优良的家系,为木荷高世代育种和改良提供材料。【方法】以2008年在福建建瓯营建的113个木荷优树自由授粉家系为材料,探讨树高、胸径和木材基本密度的遗传变异规律,并进行遗传参数估算和相关性分析,在此基础上选择生长和材性兼优的家系。【结果】10年生木荷优树自由授粉家系的树高、胸径和木材基本密度均在家系间呈极显著差异。木材基本密度受遗传效应影响较大,而树高和胸径除受遗传控制,还受遗传和环境互作的影响。树高和胸径在产地间差异极显著,而木材基本密度差异不显著。表型变异系数和遗传变异系数由大到小依次为胸径(12.13%和7.74%)、树高(8.28%和3.58%)、木材基本密度(2.82%和1.92%),说明胸径在家系间变异较大,木材基本密度变异较小。遗传力估算结果显示,家系遗传力和单株遗传力由大到小依次为木材基本密度(0.48和0.42)、胸径(0.44和0.35)、树高(0.32和0.26),它们受中度偏强的遗传控制;表型和遗传相关结果显示,树高与胸径间呈极显著正相关,而树高和胸径与木材基本密度间无相关性,因此,生长性状与木材基本密度可独立选择。以分别大于家系胸径均值的10%和木材基本密度平均值为选择标准,选择出13个生长兼材性优良的家系,胸径和木材基本密度的平均遗传增益分别为6.99%和1.18%,平均现实增益分别为16.08%和2.42%。【结论】供试木荷生长性状除遗传控制,还受遗传与环境互作的影响,木材基本密度受遗传效应的影响较大。胸径具有较强的变异性;木材基本密度受遗传控制较强。生长性状和木材基本密度可独立选择。本次从113个木荷优树自由授粉家系中选择出了13个生长兼材性优良的家系。