全 文 ：植物生态学报 2011, 35 (9): 937–945 doi: 10.3724/SP.J.1258.2011.00937
Chinese Journal of Plant Ecology http://www.plant-ecology.com
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收稿日期Received: 2011-03-08 接受日期Accepted: 2011-07-22
* E-mail:txmzyq2006@126.com
** 通讯作者Author for correspondence (E-mail: zczhou_risf@163.com)
马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布
谭小梅1, 2* 周志春1** 金国庆1 张 一1
1中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 浙江富阳 311400; 2重庆市林业科学研究院, 重庆 400036
摘 要 目前国内较早建立的马尾松(Pinus massoniana)二代种子园正陆续进入正常开花结实期。研究马尾松二代种子园花粉
散布和自由授粉子代的父本组成, 可为生产上指导马尾松高世代种子园的规划设计和遗传管理提供理论依据。该文利用筛选
的11对SSR引物, 对马尾松二代无性系种子园内8个无性系单株的320个自由授粉子代和48个候选父本进行了扩增, 并采用最
大似然法对子代进行父本分析。结果表明: 11个位点共检测到61个等位基因, 每个位点的等位基因数在2–11之间, 平均为5.55
个。试验亲本和子代群体的总平均观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)及多态信息含量(PIC)分别为0.428、0.433和0.387。在80%
的可信度水平下可为232 (72.50%)个子代确定其父本。平均每个采种母树与19个父本产生子代。在自由授粉状态下, 马尾松
二代种子园自交率为1.72%, 自交现象很弱, 其交配方式以异交为主。绝大多数亲本无性系的雄性繁殖适合度在1.00%–4.00%
之间, 候选父本平均繁殖适合度为2.17%, 平均形成5个后代。马尾松有效花粉的散布距离和固定交配距离的父本繁殖适合度
均符合正态分布, 两者呈极显著负相关, 其主要散布距离集中在0–100 m, 而检测到的最大散布距离为192 m。种子园花粉污
染率较低, 仅为4.06%。总体看来, 树冠南面子代亲本交配距离较北面有增加的趋势, 但树冠南、北面子代父本组成数并未表
现明显的规律。
关键词 雄性繁殖适合度, 父本分析, 马尾松, 花粉散布, 二代无性系种子园
Paternity analysis and pollen dispersal for the second generation clonal seed orchard of Pinus
massoniana
TAN Xiao-Mei1,2*, ZHOU Zhi-Chun1**, JIN Guo-Qing1, and ZHANG Yi1
1Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang, Zhejiang 311400, China; and 2Chongqing Academy of Forestry, Chongqing
400036, China
Abstract
Aims The earlier second generation seed orchards of Pinus massoniana have been going to normal blossom
stage in China. Our objective was to study the pollen dispersal and constitution of the male parents of
open-pollination progenies to provide a theoretical basis for the design and genetic management of advanced gen-
eration seed orchards.
Methods We identified 320 open-pollination progenies from 8 clone individuals and 48 clones as candidate
male parent using 11 polymorphic SSR loci. CERVUS was used to assign the paternity of each progeny based on
maximum likelihood analysis.
Important findings We detected 61 alleles at 11 loci, and the number of alleles ranged from 2 to 11 (average of
5.55). The average observed and expected heterozygosity (Ho and He) were 0.428 and 0.433, respectively, and the
average polymorphic information content (PIC) was 0.387. Among 320 progenies, 232 progenies (75.50%) could
be assigned paternity at a confidence level of 80%. Progenies were produced by each mother tree with 19 male
trees. The self-crossing rate reached 1.72% in open-pollination condition, and outcrossing was the primary mating
mode. The reproduction contribution varied from 1.00 to 4.00% for most male parents, with an average of 2.17%
(produced 5 progenies). Strong negative correlation existed between pollination distance and reproductive success
of male parents with the same mating distance. In accord with a normal distribution, the main pollination distance
ranged from 0 to 100 m; maximum dispersal distance was 192 m. The pollen contamination ratio was 4.06%.
Compared with the north progenies of crown, there was an increasing trend of the mating distance of parents in
the south progenies of crown, while there was no obvious trend in the male parent numbers of the south and north
progenies of crown.
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Key words male reproductive success, paternity analysis, Pinus massoniana, pollen dispersal, second genera-
tion clonal seed orchard

林木种群的遗传结构在很大程度上受植物交
配系统影响, 而影响植物交配系统的重要因素之一
是群体的基因流状况(何田华和葛颂, 2001), 它与植
物花粉的传粉形式、花粉数量、花粉粒大小和形态
密切相关(黄双全和郭友好, 2000)。目前直接估算基
因流最常用的一种方法是父本分析(Snow & Lewis,
1993), 而父系鉴定又等于对花粉来源的鉴定(何田
华和葛颂, 2001), 因为花粉是形成子代种群的父本
来源, 其散布模式在很大程度上决定了子代的遗传
组成, 同时影响着群体遗传多样度水平和有效群体
大小。然而植物花粉散布模式不是恒定的, 在不同
树种、不同群体甚至同一群体的不同个体间, 其花
粉散布模式都有很大的变化。已有研究表明, 林木
种子园不同无性系花粉散布模式和花粉贡献大小
(父本繁殖贡献率)存在明显的差异(艾畅等, 2006;
Feng et al., 2010), 并影响到种子园产量和种子品质
(张冬梅等, 2001)。因此, 对林木种子园自由授粉种
子进行花粉来源的鉴定和花粉传播范围的研究, 可
以很好地了解自然状态下种子园亲本间遗传物质
的交流状况及其与花粉散布的关系, 从而为种子园
建园时无性系数量设计、无性系空间配置和种子品
质监测等提供科学依据(Moriguchi et al., 2005; 艾
畅等, 2006; Zhang et al., 2008; 张冬梅等, 2009;
Feng et al., 2010)。当前国内外主要林木树种种子园
已进入二代并向三代过渡的阶段。由于高世代种子
园的建园材料以双亲子代无性系为主, 建园时也难
以完全避免建园亲本间存在的一定亲缘关系, 因此,
对高世代林木种子园花粉流状况的研究尤为重要。
马尾松(Pinus massoniana)是我国南方具有重要
经济和生态价值的主要乡土造林树种, 自20世纪80
年代初开始营建初级种子园以来, 至今已建有一代
无性系种子园1 000 hm2以上, 并已建成200 hm2以上
的二代无性系种子园, 目前这些二代种子园也开始
陆续进入正常开花结实期。本文采用SSR分子标记
对国内较早建立的马尾松二代无性系种子园花粉流
及自由授粉子代的父本组成进行研究, 旨在揭示其
子代父本组成及园内花粉散布规律, 为生产上指导
马尾松高世代种子园的规划设计和遗传管理提供

理论依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料
马尾松, 松科, 松属, 雌雄同株异花, 属典型风
媒传粉植物, 以异交为主, 自交可育。试验材料所在
的浙江地区马尾松花期为3月中下旬, 同一无性系的
雄球花一般较雌球花先开放2–3天, 球果于翌年11
月成熟。
研究材料来源于浙江省淳安县千岛湖姥山林场
马尾松二代无性系种子园。该园于2002年5月嫁接建
成, 面积3.7 hm2, 共61个二代亲本无性系, 分5个生
产小区, 小区内无性系的配置采用随机排列方式,
若遇同一无性系分株相邻时加以调整, 即随机与调
整相结合定植, 株行距为6 m × 8 m, 同一无性系分
株间距离20 m以上, 2008年已进入正常开花结实期。
1.2 样品采集及处理
因种子园第5生产小区处于阴坡位置, 2008年时
开花结实量还非常低, 故本试验仅在处于阳坡位置
的前4个生产小区内进行, 共包括48个无性系。2009
年在种子园前4个生产小区内随机选择8个无性系单
株采种: I区为9和19号无性系; II区为39和53号无性
系; III区为31和52号无性系; IV区为16和51号无性系,
采种单株间距离大于30 m (图1), 每个单株在树冠南
面和北面中上部各采10个球果。将采种无性系单株
树冠南面和北面球果的种子于2010年3月中旬按正
常的生产管理方式分别培养子代苗, 在幼苗长到10
cm左右时, 每个采种单株按树冠南面和北面随机各
取20个子代苗嫩叶带回试验室放入–70 ℃冰箱中备
用。对采种母树或候选父本无性系, 分别采其当年生
的幼嫩针叶来确定其基因型。
1.3 总DNA的提取
DNA的提取采用传统的CTAB法(Clark et al.,
1997), 1%琼脂糖凝胶电泳和紫外检测DNA的浓度与
纯度。
1.4 SSR-PCR扩增
反应体系10 μL: 含1 × buffer缓冲液, 0.50
mmol·L–1的dNTP, 0.50 μmol·L–1 SSR引物, 30 ng基因
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图1 马尾松二代无性系种子园小区分布图。
Fig. 1 Illustration of the second generation clonal seed orchard of Pinus massoniana.


组DNA和0.5 U的Taq酶(TaKaRa, 上海)。PCR扩增反
应程序为: 94 ℃变性5 min; 然后35个循环: 94 ℃ 40
s、53 ℃ 30 s、72 ℃ 40 s; 最后72 ℃ 10 min。PCR产
物混合等体积的加样缓冲液, 95 ℃变性5 min后用
6%的聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分离片段。用银染法
显示SSR片段并拍照。
1.5 引物筛选
本研究应用的SSR引物是从已经公开发表的文
献中得到的(Zhou et al., 2002; 艾畅等, 2006; 张冬
梅等, 2007; 张薇等, 2009)。共合成70对SSR引物进
行初筛, 获得有产物、主带明显的引物49对, 复筛后,
选出多态性高且稳定的SSR引物11对, 引物序列见
表1。
1.6 数据分析
采用人工读带法, 根据条带的迁移率记录二元
数据, 有带记为1, 无带记为0。排除模糊不清和无法
准确标识的带。将种子园前4个生产小区的所有48个
无性系(包括8个采种母树)均作为候选父本, 利用软
件CERVUS 2.0对320个子代进行父本分析。该软件
基于最大似然性方法原理, 要求共显性标记的数据,
适用于双亲或单亲未知情况下的亲本分析。其原理
参见Kalinowski等(2007)、Gerber等(2003)及何田华
和葛颂(2001)。此外, 该软件还能获得研究群体中各
位点等位基因数目NA、观测杂合度(Ho)、期望杂合
度(He)及多态性信息含量(PIC)等信息。父本繁殖贡
献率=该父本子代数/已确定父本子代总数×100%。
K-S检验采用SPSS软件进行。
2 结果和分析
2.1 SSR多态性分析
11个SSR位点在亲本群体与子代群体中(共368
个个体)的检测结果见表2。11个位点共检测到61个
等位基因, 等位基因数变化在2–11之间, 平均等位
基因数为5.55, 其中位点PR4.6的等位基因数最多,
为11个, 位点RPTest11的等位基因数最少, 为2个。
试验的亲本和子代群体总平均Ho、He及PIC分别为
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表1 SSR引物序列
Table 1 The sequence of SSR primers
位点
Locus
来源
Source
引物序列(5′-3′)
Primer sequences (5′-3′)
重复单位
Repeat units
参考文献
Reference
PTest1 火炬松 Pinus taeda F)CGATGTCGATTAGGGATTGG
R)CCTGTTCTTCGTCGGATGTT
(GGA)6 Zhang et al., 2009
PtTX4001 火炬松 P. taeda F)CTATTTGAGTTAAGAAGGGAGTC
R)CTGTGGGTAGCATCATC
(GT)5 Zhou et al., 2002
RPTest11 火炬松 P. taeda F)AGGATGCCTATGATATGCGC
R)AACCATAACAAAAGCGGTCG
(CAT)7 Zhang et al., 2009
PtTX2123 火炬松 P. taeda F)AAGAACCCACAAACACAAG
R)GGGCAAGAATTCAATGATAA
(AGC)8 Zhang et al., 2009
PtTX3116 火炬松 P. taeda F)CCTCCCAAAGCCTAAAGAAT
R)CATACAAGGCCTTATCTTACAGAA
(TTG)7…(TTG)5 Ai et al., 2006
RPS160 北美乔松 P. strobus F)ACTAAGAACTCTCCCTCTCACC
R)TCATTGTTCCCCAAATCAT
(ACAG)3AGGC(ACAC)3 Ai et al., 2006
PtTX4062 火炬松 P. taeda F)TCTAGGCAATCTTTTTACCAAC
R)ATCATAGCCTCATCCAATACA
(T)8(GT)13 Zhou et al., 2002
PR203 辐射松 P. radiata F)TGGGACCCCATATTCTGATG
R)CATTCCACTAGTTCTCTCGCAC
(GA)14 Zhang et al., 2007
PR4.6 辐射松 P. radiata F)GAAAAAAAGGCAAAAAAAAGGAG
R)ACCCAAGGCTACATAACTCG
(CA)21(TA)6 Zhang et al., 2007
PtTX4084 火炬松 P. taeda F)ACTGGCGAAGGCGAGCCGACAC
R)ACCGCTGTGGGAACCCTCCTCGTC
(GCT)8 Zhou et al., 2002
Cjgssr170 日本柳杉 Cryptomeria japonica F)TGGCGATGTGGTTCTTATGG
R)CAACCGCATCTTTCCCTAATTC
(CT)33 Ai et al., 2006



表2 马尾松SSR的多态性
Table 2 Polymorphism of SSR in Pinus massoniana
位点
Locus
等位基因数目
Number of alleles
观测杂合度
Observed heterozygosity
期望杂合度
Expected heterozygosity
多态性信息含量
Polymorphic information content
PTest1 4 0.462 0.500 0.377
PtTX4001 6 0.291 0.321 0.292
RPTest11 2 0.467 0.359 0.294
PtTX2123 4 0.554 0.519 0.430
PtTX3116 9 0.758 0.841 0.820
RPS160 4 0.318 0.281 0.253
PtTX4062 4 0.272 0.236 0.209
PR203 8 0.568 0.691 0.637
PR4.6 11 0.598 0.605 0.563
PtTX4084 4 0.133 0.125 0.118
Cjgssr170 5 0.288 0.280 0.261
平均值 Mean 5.55 0.428 0.433 0.387


0.402 8、0.433和0.387。PIC是衡量位点多样性的一
个重要指标, Botstein等(1980)曾指出 , 当PIC > 0.5
时该位点表现为高度多态, 0.25 < PIC < 0.5时该位点
表现为中度多态, PIC < 0.25时该位点表现为低度多
态。本文检测的11个位点平均PIC表现为中度多态,
除PtTX4084和PtTX4062位点的PIC表现为低度多态,
其余检测位点的多态均表现为中度及以上水平。
2.2 自由授粉子代的父本分析
采用CERVUS 2.0软件对马尾松种子园自由授
粉子代进行了父本分析(表3), 经反复多次的调试使
得模拟分析与实际分析基本保持一致, 最终各参数
设置为: 循环数为5 000; 候选亲本的取样比(pro-
portion of candidate parents sampled)为0.895; 匹配
基因位点比(proportion of loci typed)为1.000; 不匹
配基因位点比(proportion of loci mistyped)为0.001。
在利用11个SSR位点检测的320个子代中, 95%的可
信度水平下, 可明确为73个子代确定其父本, 占子
代群体总数的22.81%。但已有的多数研究表明, 在
谭小梅等: 马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布 941

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表3 马尾松二代无性系种子园子代父本分析及父本繁殖贡献率
Table 3 Paternity analysis and male reproductive success of the second generation clonal seed orchard of Pinus massoniana
父本
Male
parent
交配母本
Female parent mated
子代数
Numbers of
progeny
繁殖贡献率
Reproductive
success (%)
父本
Male parent
交配母本
Female parent mated
子代数
Numbers of
progeny
繁殖贡献率
Reproductive
success (%)
1 31, 39 3 1.29 32 9, 19, 31, 52 6 2.59
2 19, 52 3 1.29 37 16, 39, 51, 52 6 2.59
3 31 2 0.86 38 39, 51 3 1.29
6 39, 51 3 1.29 39 16, 39, 51, 52 5 2.16
7 39, 51, 53 3 1.29 43 39, 52 2 0.86
11 16, 19 2 0.86 44 16, 31 5 2.16
12 9, 31, 39, 51, 53 9 3.88 48 16, 51, 52 3 1.29
13 16 2 0.86 49 16, 19, 52 5 2.16
14 9, 19, 31, 51 7 3.02 50 53 1 0.43
15 19, 39, 51 7 3.02 51 19 1 0.43
16 16, 19, 51, 52, 53 7 3.02 52 51 1 0.43
17 31, 51, 53 4 1.72 53 19 1 0.43
20 19, 52 2 0.86 54 9, 39, 51, 53 7 3.02
21 31, 53 2 0.86 55 9, 31, 39, 52 5 2.16
23 16, 19, 39, 51, 52 9 3.88 57 9, 16, 53 3 1.29
25 16, 19, 31, 52, 53 6 2.59 60 16, 19, 39 5 2.16
26 16, 39, 53 4 1.72 61 16, 39, 51, 53 12 5.17
28 9, 52, 53 3 1.29 63 19, 53 5 2.16
29 19, 31 4 1.72 66 16, 31, 52, 53 5 2.16
30 9, 16, 31, 51, 52, 53 8 3.45 62 9, 19, 39, 51, 53 6 2.59
31 9, 16, 31, 51, 53 7 3.02 88 16, 19, 39, 53 4 1.72
19 9, 16, 31, 39, 51, 52, 53 11 4.74 45 9, 16, 19, 31, 39, 53 8 3.45
47 16, 19, 31, 52, 53 10 4.31 58 9, 16, 19, 39, 52, 53 15 6.47


90%–95%显著水平下确定父本的比例都不高, 一般
采用70%–80%显著水平对结果进行分析(Marshall et
al., 1998; 陈小勇和宋永昌, 2001; 张冬梅等, 2001;
艾畅, 2006)。本文在80%显著水平下可为232个子代
确定父本, 占取样子代的72.50%。比较11对SSR引
物的电泳结果, 共发现候选亲本没有而子代特有的
等位基因13个, 分别来自5个SSR位点, 共形成11个
后代, 占全部测定子代的4.06%。在8个采种无性系
母树中, 可为每个母树的18 (9号采种母树) – 35 (16
号采种母树)个子代确定父本, 平均每个采种母树可
确定29个子代父本。
从表3中可以看出, 在48个候选父本无性系中,
除5号和9号外, 其余候选父本均与采种的8个母树
产生了后代, 平均每个父本为3.28个采种母树提供
花粉。检测到的采种母树子代父本组成数从13 (9号
母树) – 22 (16号和53号母树)个不等, 占种子园候
选父本数的27.08%–45.83%, 平均为39.06%。有20
个父本无性系为4个及以上采种母树提供了花粉,
占候选父本的41.67%, 共产生了153个子代。试验将
采种的8个母树也作为了候选父本, 但在已鉴定父
本的232个子代中, 仅检测到4个自交后代, 自交率
为1.72%, 自交现象很弱, 说明在自由授粉状况下,
马尾松二代无性系种子园的交配方式以异交为主。
对父本繁殖贡献率进行分析表明(表3), 候选父
本平均繁殖贡献率为2.17%, 繁殖贡献率在4.00%
(产生子代10个)以上的无性系有4个, 共产生子代48
个, 占已确定父本子代数的20.69%。其中58号无性
系的繁殖贡献率最大(6.47%), 产生了15个后代; 繁
殖贡献率在1.00%–2.00%、2.00%–3.00%和3.00%–
4.00%间的无性系分别有12、11和9个, 产生子代数分
别为40、59和69个, 占已确定父本子代数的17.24%、
25.43%和29.74%; 其余10个无性系繁殖贡献率均在
1.00%以下。从采种母树与候选父本形成的子代数
来看, 并未发现一个或几个父本无性系偏向于与一
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株母树产生较多子代的情况。
2.3 有效花粉的散布距离与父本繁殖适合度
本试验根据采种无性系单株在种子园中的定
植位置及其周围无性系的配置, 并以母株优先接受
近距离相同花粉的原则(张冬梅等, 2001), 分析了无
性系单株的有效花粉散布距离与父本繁殖适合度
的关系(图2), 其结果证实了Whitehead (1983)的观
点: 随着母本与父本距离的增加, 交配成功的几率
变小, 花粉流强度减弱。从图2中还可以看到, 马尾
松的有效花粉散布范围较宽, 检测到的有效花粉散
布距离为0–192 m, 但主要散布距离集中在0–100
m, 产生子代192个 , 占已确定父本子代群体的
82.76%。在100 m以外, 无性系虽可为母树提供花粉
并产生子代, 但是其形成子代的数量却明显减少。
如研究中检测到, 在100–192 m内仅形成子代40个,
占已确定父本子代群体的17.24%。为了检测实际观
测到的花粉散布模式与其理论散布模式(即潜在花
粉散布模式)有无差异, 将有效花粉散布距离和固
定交配距离的父本繁殖适合度分别进行K-S检验。
结果表明 , 两者的相伴概率分别为0.979和0.183,
均符合正态分布。即试验检测到的实际花粉散布模
式与其潜在花粉散布模式一致, 两者差异不显著。
相关性分析显示, 马尾松有效花粉散布距离和固定
交配距离的父本繁殖适合度呈极显著的负相关, 即
随着亲本交配距离的增加, 交配成功的几率表现极
显著降低。
2.4 树冠南、北面子代的父本组成数及亲本交配距
离
试验对树冠南、北面子代的父本组成数及亲本
交配距离进行了分析。结果(表4)表明, 除9号母树
外, 其余7个采种母树树冠南面和树冠北面的子代
父本确定水平基本一致, 但其父本组成数存在一定
的差异。如39号母树, 其树冠南面子代父本组成数
比北面多4个, 而对于52号母树, 其南面子代父本
组成数却较树冠北面少4个。整体来看, 树冠南、北
面子代父本组成数并未表现出某一明显的规律。
在树冠南、北面子代亲本的交配距离上, 采种
母树基本表现为树冠南面子代亲本的平均交配距
离(有效花粉散布距离)比北面有不同程度的增加。
尤其在19号母树上, 南面子代亲本的平均交配距离



图2 交配距离和父本繁殖适合度的相关性。
Fig. 2 Relationships between reproductive success of male parents and their mating distance to known female trees.



表4 树冠南面与北面子代的父本组成数及亲本交配距离
Table 4 Paternity constitution and parents mating distance of progeny in the south and north of crown
母树 Maternity 项目 Item
16 19 31 39 51 52 53
树冠南面父本数 Male numbers in the south of crown 14 12 9 13 12 9 13
树冠北面父本数 Male numbers in the north of crown 15 11 12 9 12 13 11
树冠南面平均交配距离 Average mating distance in the south of crown (m) 74 124 54 41 73 49 40
树冠北面平均交配距离 Average mating distance in the north of crown (m) 64 86 42 28 66 51 39
树冠南面确定父本的子代数 Assigning paternity progenies in the south of crown 16 16 13 18 14 12 16
树冠北面确定父本的子代数 Assigning paternity progenies in the north of crown 19 14 16 16 14 15 15

谭小梅等: 马尾松二代无性系种子园子代父本分析及花粉散布 943

doi: 10.3724/SP.J.1258.2011.00937
较北面增加38 m, 并且该采种母树南、北两面的子
代亲本平均交配距离比其他6个采种母树的都要
大。
3 结论和讨论
本文对320粒马尾松二代无性系种子园自由授
粉种子的父本分析发现, 80%的置信水平下可为232
粒种子确定花粉来源, 即为72.50%的种子确定其父
本 , 低于Feng等 (2010)对红松 (Pinus koraiensis),
Robledo-Arnuncio和Gil (2005)对长白松(Pinus syl-
vestris) 和 Vanden Broeck 等 (2006) 对 欧 洲 黑 杨
(Populus nigra)子代父本确定水平(接近100%), 但
高于艾畅等(2006)对马尾松、张冬梅等(2009)对油松
(Pinus tabulaeformis) 和 Jones 等 (2008) 对 巨 桉
(Eucalyptus grandis)的子代确定父本水平 (46%–
54%)。分析本文子代父本确定水平不同于以上研究
报道的主要原因是: 其一, 与研究所选用的候选父
本数有关。何田华和葛颂(2001)认为, 在排除法研究
中, 对大多数亲本分析来说, 所研究居群中的可能
亲本最好不要超过100个, 否则分析中所受的限制
将增加, 如当潜在亲本的数量增加时, 两个或更多
个亲本产生相同配子基因型的概率或者实际拥有
相同二倍体基因型的概率也会增加; 其二, 与所选
用位点的数目、多态性水平和植物自身的繁殖特性
有关。Shaw和Brown (1982)、Ritland和Jain (1981)
都认为, 在大多数情况下, 只需要3–6个共显性位
点就足以得到精确的多位点估计, 但当研究植物以
自交为主时, 应最大可能地增加取样子代数而少选
择标记位点, 当以异交为主时, 多选择遗传标记位
点更为有效。本文研究的马尾松属于风媒传粉植物,
其交配模式以异交为主。
文中检测到, 48个候选父本中, 46个父本无性
系与采种母树产生了后代, 平均每个采种母树与19
个无性系(占候选父本数的39.58%)产生后代, 分析
还发现50%的优良候选无性系的父本累积贡献率为
75.86%, 与该种子园2009和2010年连续2年的开花
结实调查结果基本一致, 即50%的无性系提供开花
结实总量的75.50%–85.52% (谭小梅等, 2011), 进一
步证实了对该种子园优良亲本无性系进行再选择
的潜力。将无性系贡献率与其对应无性系的雄球花
量进行简单相关分析发现, 两者相关性不显著, 说
明19、47、58和61号无性系繁殖贡献率最高的主要
原因并不是因其雄球花量较多, 而可能与其自身的
遗传因素或外界环境因子等有关, 当然, 究竟哪些
因子对其繁殖贡献具有重要影响, 还需后期对其进
行更多更深入的研究, 其结论对指导种子园优良无
性系选择和配置具有非常重要的理论和实践意义。
研究中父本贡献率最低的10个无性系(占候选父本
的20.83%)的子代累积贡献率仅为6.90%, 若据此结
论, 则认为对无性系进行再选择在提高该种子园无
性系贡献率上仍有一定的前景。开花结实调查结果
也表明: 该种子园才刚刚进入正常开花结实期, 其
开花结实量尚未稳定(谭小梅等, 2011)。因此, 是否
对该种子园无性系进行再选择或再选择的强度, 还
需后续多年度的研究, 以获得更准确的结论。
有效花粉的散布格局表明, 马尾松种子园花粉
传播的平均距离(58 m)和最大距离(192 m)均远大于
油松(张冬梅等, 2009)、红松(Feng et al., 2010)和鹅
掌楸 (Liriodendron chinense) (孙亚光和李火根 ,
2008)等的花粉传播距离。分析主要原因: 其一, 马
尾松是典型的风媒传粉植物, 花粉质量很轻; 其二,
马尾松授粉期在3月中下旬, 而油松和红松的授粉
期分别在4月和6月的上中旬, 在气候条件上以3月
份更加有利于花粉的传播; 其三, 本文研究的种子
园位于千岛湖区, 周边巨大的水体面积和外部四周
的群山环抱形成的独特立体气候和水域气候, 使种
子园内气流呈回旋模式, 这些都非常有利于园区内
花粉的长距离传播。另外, 授粉期内园区主风方向
以东北风为主, 加上园内强大的回旋气流, 使得位
于种子园东北边边缘的19号采种母树接受了更多
远距离的花粉。分析发现该种子园存在4.06%的外
来花粉污染, 当然这些花粉也有可能来自种子园开
花结实极少的第5小区(处于阴坡位置), 因此污染率
可能会更低。该种子园花粉污染水平与其他林木树
种研究结果(Lian et al., 2001; Chaix et al., 2003;
Moriguchi et al., 2005)相比很低, 但与艾畅等(2006)
对马尾松一代种子园、Hansen和Kjær (2006)对冷杉
(Cryptomeria japonica)种子园和Goto等(2002)对黑
松(Pinus thunbergii)种子园估算的花粉污染率结果
相当。已有研究也表明, 种子园中的无性系数越少,
利用的多态位点越多, 鉴别出花粉污染的能力也越
强(张冬梅等, 2001), 而且该种子园周围的隔离带
500 m内没有马尾松林分, 因此其污染率较低。
综合分析认为, 在马尾松二代种子园设计和遗
944 植物生态学报 Chinese Journal of Plant Ecology 2011, 35 (9): 937–945

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传管理中应该采取这样的策略: 为提高种子园花粉
的有效传播范围、无性系繁殖贡献率的一致度和有
效群体的数量, 建议于授粉期内的清晨无风时, 采
用鼓风机在与主风方向相反的方向及树冠北面(树
冠阴面)的方向进行人工辅助授粉。对于二代等高世
代种子园, 在同一小区内安排花期相当的家系或无
性系, 仍然是种子园建设中提高园内雌球花授粉率
和无性系间基因交流频率的重要策略。结合本文的
研究结果和沈熙环(1994)对高世代育种的建议: 有
效群体达到50个以上时, 育种群体才可以维持低频
率的有利基因, 并且保证世代的遗传增益, 我们初
步认为: 在建立马尾松二代种子园时, 园区亲本数
最好设计在65个以上, 排除25%左右繁殖贡献率较
小的亲本, 其有效群体可以保持在50个以上, 从而
确保群体维持低频率的有利基因和高世代的遗传
增益。另外, 在马尾松种子园营建时, 为了进一步
降低花粉污染率, 在主风方向上方的隔离带应该保
持在500 m以上, 其余3个周边隔离带应至少达到
200 m, 隔离带内安排种植一些阔叶树种隔离效果
更佳。
致谢 “十一五”国家科技支撑专题(2006BAD01A-
1403)和林业公益性行业科研专项 (201104020和
201104010)资助。
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责任编委: 张大勇 责任编辑: 李 敏