馬尾松二代育種親本選擇及種子園交配系統(tǒng)研究.pdf

1、馬尾松（Pinus. massoniana）分布廣，生長快，耐干旱瘠薄，是我國南方山地主要針葉造林樹種之一，廣泛用于制漿造紙、建筑用材、采脂等，支撐著我國眾多的造紙、木材加工、林產(chǎn)化工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本文利用已達(dá)1/2輪伐期的巢式交配設(shè)計的雙親控制授粉家系遺傳測定林，進(jìn)一步揭示了生長、形質(zhì)和材性性狀所受的遺傳控制方式，并為增補(bǔ)二代核心育種親本篩選了一批速生優(yōu)質(zhì)的雜交組合和個體；其次，利用現(xiàn)有二代育種群體及創(chuàng)制的三代育種新種質(zhì)，揭示了二代育種

2、親本生長、開花結(jié)實特性及與其遺傳背景的相關(guān)性，探索了三代新種質(zhì)苗期生長所受遺傳控制式樣，以為二代種子園建園親本選擇和強(qiáng)雜種優(yōu)勢新種質(zhì)創(chuàng)制的二代親本選配提供理論依據(jù)和指導(dǎo)；第三，針對國內(nèi)較早建立且已進(jìn)入正常開花結(jié)實期的二代無性系種子園，研究和揭示了親本無性系生長、分枝及開花結(jié)實的遺傳變異規(guī)律，了解了二代種子園遺傳交配系統(tǒng)及遺傳多樣性狀況，探索了無性系開花結(jié)實與種子園交配系統(tǒng)和遺傳多樣性的相關(guān)性，以期為馬尾松二代種子園營建和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的遺傳經(jīng)

3、營管理提供重要的科學(xué)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、利用12年生的馬尾松巢式交配設(shè)計的遺傳測定林材料研究表明，除樹干通直度外，不同雜交組合間、父本間以及相同父本不同母本間的生長與木材基本密度等存在顯著的遺傳差異。胸徑、樹高和單株材積及樹干圓滿度同時受到父本和母本效應(yīng)的影響，且兩者效應(yīng)差異較小，而木材基本密度則主要受母本效應(yīng)的影響，其母本效應(yīng)是父本效應(yīng)的1.56倍。馬尾松胸徑和木材基本密度以加性效應(yīng)控制為主，顯性效應(yīng)次之，而樹

4、高、單株材積和樹干圓滿度幾乎完全由加性效應(yīng)控制，可依據(jù)親本表現(xiàn)對其子代進(jìn)行預(yù)測。比較分析發(fā)現(xiàn)，不同雜交組合和父本無性系其生長與木材基本密度的相關(guān)性較小，速生的雜交組合和父本無性系并不一定具有較低木材基本密度。各雜交組合生長表現(xiàn)與父本無性系GCA之間相關(guān)性不明顯，但選配GCA高的父本無性系將會提高獲得優(yōu)良組合的機(jī)率。以干物質(zhì)積累量和胸徑等為選擇指標(biāo)，分別選出紙漿纖維材和鋸材各10個優(yōu)良雜交組合，及17個和13個優(yōu)良單株（即二代育種親本）。

5、
　　2、51個馬尾松二代育種親本無性系，7年樹齡平均樹高、胸徑和材積分別為5.53 m，9.05 cm和0.021 m3，馬尾松二代育種親本生長性狀總體上優(yōu)良，但生長性狀在親本無性系之間存在顯著差異，表明二代育種群體具有豐富的遺傳變異。對進(jìn)入開花結(jié)實盛期的39個無性系調(diào)查發(fā)現(xiàn)，開花、結(jié)實等生殖性狀在不同親本無性系之間的變異程度高于生長性狀。基于主要生長和生殖性狀，將39個親本無性系聚在4個類群，不同類群存在顯著性狀差異。類群1生

6、長性狀總體較優(yōu)，雌球花、球果量也較多。類群2生長性狀總體較差，開花、球果量也較少。類群3生長性狀較優(yōu)、雄球花數(shù)量較多，但雌球花、球果數(shù)量較少。類群4生長性狀總體較差，但雌球花、球果數(shù)多。無性系的雌球花、球果數(shù)與生長量呈弱度負(fù)相關(guān)。39個親本無性系中，共選出28個生長、生殖性狀較為均衡（生長量、開花結(jié)實量均在中等或中等以上）的無性系，可將這些無性系作為候選優(yōu)良親本，結(jié)合親本配合力的測評，從中選擇優(yōu)良的雜交親本及二代種子園的建園材料。

7、>　　3、15個ISSR標(biāo)記在36個二代親本無性系中檢測到，Nei’s基因多樣度（h）為0.328，Shannon信息多樣性指數(shù)（I）為0.476，親本間分子遺傳距離的范圍是0.24～0.82，平均為0.414，在分子水平上證明馬尾松二代育種群體遺傳多樣性較高，具有較好的高世代遺傳改良潛力?；贜ei’s無偏遺傳距離進(jìn)行UPGMA聚類，36個無性系中的35個聚在5個類群內(nèi)，聚類結(jié)果與馬尾松二代親本的遺傳背景、系譜關(guān)系及產(chǎn)地緯度部分吻合。

8、綜合認(rèn)為，在兼顧親本配合力測定和遺傳背景的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選配來自不同聚類類群且在一定遺傳距離范圍內(nèi)（0.264～0.529）的分子遺傳距離較大的雜交親本，將更利于提高子代的生長表現(xiàn)和雜種優(yōu)勢程度。
　　4、基于二代育種親本創(chuàng)制的6×6半雙列交配設(shè)計三代育種新種質(zhì)的配合力分析表明，除苗高線性生長期（LGD）外，苗高、地徑、苗高最大生長速率（MGR）、線性生長量（TLG）和線性生長速率（LGR）的GCA和SCA均差異顯著或極顯著，苗高、

9、MGR、LGD和LGR以顯性基因效應(yīng)控制為主，加性基因效應(yīng)次之，地徑幾乎完全由顯性基因效應(yīng)控制，而TLG受加性基因效應(yīng)控制略大，可能與試驗親本經(jīng)過GCA間接選擇有關(guān)。與親本經(jīng)GCA初步測定的二代種質(zhì)研究結(jié)果相比，馬尾松三代種質(zhì)苗木生長性狀所受遺傳控制式樣變化較小，只是其SCA效應(yīng)有了明顯提高。在馬尾松二代親本選配中，應(yīng)加強(qiáng)親本間特殊配合能力的篩選，以創(chuàng)制優(yōu)良的雜交組合。
　　5、對于截干矮化馬尾松二代無性系種子園，其雌、雄球花量及

10、球果數(shù)在無性系內(nèi)分株間差異不顯著，但在無性系間均達(dá)極顯著水平，其遺傳變異系數(shù)變化在37.85％～53.50%，無性系重復(fù)力皆在0.71以上。根據(jù)開花結(jié)實的調(diào)查結(jié)果，種子園無性系主要聚為雌多雄少（偏雌）、雄多雌少（偏雄）、雌雄均多（偏中）和雌雄均少（偏少）4種類型，其分別占總無性系的25.00%、29.55%、38.64%和6.82%，種子園中20%的高產(chǎn)無性系提供了開花結(jié)實總量的41.27%～49.15%。相關(guān)分析結(jié)果認(rèn)為，理想的截干矮

11、化馬尾松二代高產(chǎn)無性系母樹的主要形態(tài)特征為：冠幅寬、分枝長、分枝角大、樹冠寬卵圓形或圓球形。在種實性狀上，除種子千粒重外，球果大小和出籽性狀在母樹樹冠陰面與陽面間差異極顯著，且均以樹冠陽面高于陰面，說明充足的光照有利于提高種子園種子產(chǎn)量。
　　6、12對SSR引物在馬尾松二代無性系種子園中檢測到，親本和子代群體的總平均觀測雜合度（Ho）、期望雜合度（He）及多態(tài)信息含量（PIC）分別為0.402、0.446和0.399。平均每個采

12、種母樹與22個父本產(chǎn)生子代。在自由授粉狀態(tài)下，馬尾松二代種子園自交率為1.56%，自交現(xiàn)象很弱，其交配方式以異交為主。絕大多數(shù)親本的雄性繁殖適合度在1.00%～3.00%之間，平均為2.00%，形成6.4個后代。馬尾松有效花粉的散布距離符合正態(tài)分布，其主要散布距離集中在0～90 m，而檢測到的最大散布距離為185 m。種子園花粉污染率較低，僅為4.06%。總體上，樹冠南面子代親本交配距離較北面有增加的趨勢，但樹冠南、北面子代父本組成數(shù)并

13、未表現(xiàn)某一明顯的規(guī)律。
　　7、馬尾松二代種子園子代群體包含了親本群體的所有等位基因，子代與親本具有同樣高的遺傳多樣性，子代群體的F為0.046，純合子過剩的現(xiàn)象不明顯；樹冠北面子代遺傳多樣性并未因其雌、雄球花量較樹冠南面的減少而有明顯的降低；雌雄均衡型和偏雌型植株子代遺傳多樣性基本相當(dāng)，以偏雌型植株子代略大，兩者F均趨于零，基本符合哈溫平衡；種子園多位點異交率為1.097，異交率較高，親本的近交現(xiàn)象不顯著（tm-ts=-0.03