全 文 ：核 农 学 报 2010，24(6):1148 ～ 1151
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
文章编号:1000-8551(2010)06-1148-04
航天搭载白桦种子早期生长性状的初步研究
黄海娇 李开隆 刘桂丰 李志新 滕文华 姜 静
(东北林业大学林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040)
摘 要:利用返回式卫星搭载白桦种子进行空间诱变处理，对航天搭载的 4 个白桦家系(HT98-1、HT98-
2、HT98-3、HT98-4)2 年生和 5 年生幼树的生长性状进行分析，结果如下:2 年生白桦幼树，HT98-1、
HT98-2、HT98-4 家系的树高与地面对照的差异达到极显著水平。其中 HT98-4 家系树高明显低于地面
对照，而 HT98-1、HT98-2、HT98-3 家系均高于地面对照。5 年生白桦幼树的方差分析结果表明:HT98-1、
HT98-4 家系与地面对照的差异达到极显著水平，以 珋x + S 为标准，2 个家系共选出了 64 株优良单株，这
些优良单株的平均树高比地面对照的平均值高 14. 84%，平均胸径比地面对照平均值高 27. 90%，平均
材积比地面对照平均值高 64. 27%。筛选获得的这些优良突变株，为继续开展白桦航天搭载后代的选
择工作奠定基础。
关键词:白桦;航天搭载;树高;胸径;优良单株
PRELIMINARY STUDY ON EARLY GROWTH TRAITS OF Betula platyphylla
SEEDS CARRIED BY SPACE SATELLITE
HUANG Hai-jiao LI kai-long LIU Gui-feng LI Zhi-xin TENG Wen-hua JIANG Jing
(Key Laboratory of Forest Tree Genetic Improvement and Biotechnology Northeast Forestry University，
Ministry of Education，Harbin，Heilongjiang 150040)
Abstract:Dry seeds of Betula platyphylla were carried by return satellite for space mutagenesis. Growth characteristics of
two-year-old and five-year-old Betula platyphylla trees were analyzed among 4 families(HT98-1，HT98-2，HT98-3 and
HT98-4)after space mutagensis. The results showed that the height of two-year-old seedlings from space induced mutant
lines HT98-1，HT98-2 and HT98-4 was significant difference with their ground control. Among these families except for
family HT98-4，the others were significantly higher than their ground control;there was a significant difference at 0. 01
level on five-year-old height between HT98-1 and HT98-4 and their ground control. According to 珋x + S as standard，64
superior individuals from 2 families were selected out，their average height of which was higher than the average of
14. 84% of control，their diameter of breast height(DBH)was 27. 90% higher than their control，their volume was
64. 27% higher than their control. These superior mutants of Betula platyphylla lay the basis for future space induction
breeding.
Key words:Betula platyphylla;space induction;tree height;DBH;superior individual plants
收稿日期:2010-04-07 接受日期:2010-07-27
基金项目:国家科技支撑计划项目(2006BAD01A1603、2006BAD24B05)，植物新品种 DUS 测试指南及已知品种数据库—桦木属(2009002)
作者简介:黄海娇(1985-)，女，河北保定人，在读硕士，研究方向林木遗传育种。Tel:13654523452;E-mail:haijiao_sea@ 163. com
通讯作者:姜 静(1960-) ，女，辽宁熊岳人，教授，博士，研究方向林木遗传育种。Tel:13946026246;E-mail:jiangjing1960@ 126. com
航天诱变育种，简称航天育种，又称太空育种，是
利用返回式卫星或宇宙飞船搭载植物种子、组织、器官
或生命个体带上宇宙空间，在微重力、高真空(10 － 8
Pa)、强辐射和弱磁场等条件下，使其产生遗传性变
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6 期 航天搭载白桦种子早期生长性状的初步研究
异，进而经地面选育出植物新品种的育种新技术［1］。
我国的航天育种始于 1987 年，到目前为止利用航天诱
变技术已培育出许多高产、优质的植物新品种［2 ～ 6］并
投入生产。林业工作者自 2002 年起，相继搭载了红
松、落叶松、油松、青杨、银杏、杉木、白桦、橡胶等种
子［7，8］，但是对于航天诱变突变株系的筛选试验报道
较少，仅 见 大 青 杨［9］、桑 树［10，11］。白 桦 (Betula
platyphylla Suks.)其生长速度快，材质优良，是重要的
工业用材树种之一，也是伐区、火烧迹地天然更新的先
锋树种［12］。近十几年，我国在白桦的种源选择、子代
测定、种子园建设、良种培育、分子标记辅助育种及基
因工程育种等方面开展了大量的研究，并取得了丰硕
的成果［13 ～ 20］。2003 年 11 月东北林业大学利用返回
式卫星搭载白桦种子进行诱变处理，并对航天搭载白
桦苗期性状进行初步分析［21］，笔者在此基础上对航天
搭载 2 年生和 5 年生白桦的生长性状进行了调查，目
的是筛选获得长势优良的白桦株系，为今后航天搭载
白桦后代的研究奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
2003 年 7 月于东北林业大学白桦强化育种基地
采集白桦优树 98-1、98-2、98-3、98-4 种子，每株优树称
取 2 份种子，每份 5g，1 份进行航天搭载试验，分别命
名为 HT98-1、HT98-2、HT98-3 和 HT98-4;1 份留作地
面对照，分别命名为 CK98-1、CK98-2、CK98-3 和 CK98-
4。2003 年 11 月利用返回式卫星进行诱变处理［21］。
1. 2 试验方法
2004 年 5 月初在东北林业大学白桦强化育种基
地的塑料大棚中对搭载及对照白桦进行播种育苗，
2004 年秋季获得白桦苗木 5800 株，选出长势一致的
航天白桦 3200 株及地面对照 1600 株进行后续试验;
2005 年早春将白桦苗木移栽至直径 27cm 的花盆中，
每盆 1 株，置于白桦育种基地进行常规管理。按完全
随机区组设计试验，重复 3 次，每小区 50 株。2005 年
秋待白桦苗木停止生长后，分别调查 4 个家系航天搭
载及地面对照的苗高及地径;2005 年 5 月初同时将另
一部分参试的白桦苗木送往哈尔滨市孙家站试验点造
林，按完全随机设计，每个处理重复 3 次。于 2008 和
2009 年秋分别调查 4 个家系各株的胸径和树高，
HT98-1 调查了 823 株，HT98-2 调查了 725 株，HT98-3
调查了 881 株，HT98-4 调查了 130 株，4 个家系的地面
对照分别调查 175、246、216 和 89 株。
1. 3 分析方法
运用 SPSS16. 0 统计分析软件进行数据的 t 检验;
单株立木材积(V)按计算公式:V = g1. 3(h + 3)fε(fε
= 0. 4)(式中:g1. 3为胸高断面积;h 为树高
［22］)。变
异系数计算公式:CV = S珋x
(式中:S 为标准差;珋x 为平
均值)。
2 结果与分析
2. 1 2 年生白桦树高和地径
对航天搭载 2 年生白桦各家系树高和地径 t 检验
结果表明:经搭载处理的 4 个白桦家系的地径与地面
对照的差异均未达到显著水平(图 2);而在树高方面，
HT98-1、HT98-2 和 HT98-4 家系与地面对照的差异达
极显著水平(图 1)，HT98-1 和 HT98-2 家系明显高于
地面对照，其中 HT98-1 家系的平均树高比地面对照
高 17. 41%，HT98-2 较地面对照高 8. 00%，相反 HT98-
4 家系则表现为矮化，其树高平均值较地面对照平均
值低 6. 12%(图 1)。
图 1 航天诱变 2 年生白桦(HT)与地面对照(CK)树高比较
Fig. 1 The comparison on height of the
space mutated 2-years-old Betula
platyphylla (HT)with ground control (CK)
:0. 01 水平上差异显著;* :0. 05 水平上差异显著 .下图同
:difference at 0. 01 significant level;
* :difference at 0. 05 significant level. The same as following figures.
2. 2 5 年生白桦树高、胸径的生长变化
2. 2. 1 树高、胸径与材积的差异显著性分析 对定植
于哈尔滨孙家站试验点的 5 年生白桦各家系的平均树
高、胸径及单株立木材积的 t 检验结果表明:HT98-1
和 HT98-4 家系与地面对照的差异在上述 3 个性状上
达到极显著或显著水平(图 3、图 4、图 5)。树高方面，
HT98-1 家系明显高于地面对照，平均树高较地面对照
提高 4. 85%，相反，HT98-4 家系表现为矮化，平均树高
较地面对照低 6. 86%;胸径方面，HT98-1 和 HT98-4 家
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图 2 航天诱变 2 年生白桦与地面对照地径生长比较
Fig. 2 The comparison on ground diameter of the
space mutated 2-years-old Betula
platyphylla with ground control
系的胸径平均值均低于地面对照，分别比地面对照低
8. 58%和 9. 12%;在材积方面，2 个家系的单株立木材
积也均低于地面对照，HT98-1 家系较地面对照低
14. 30%，HT98-4 家系较地面对照 18. 52%。在分析的
3 个性状中，材积的遗传变异系数最大，HT98-1 家系
为 46. 01%，HT98-4 家系为 49. 23%，胸径次之，树高
的遗传变异系数最小，2 个家系分别为 13. 18% 和
13. 88%(表 1)。
表 1 航天诱变 5 年生白桦与地面对照树高、胸径和材积的变异系数
Table 1 Coefficient of variation on height，DBH and volume of the space
mutated 5-years-old Betula platyphylla with ground control
变异来源
source of variation
98-1 98-2 98-3 98-4
HT CK HT CK HT CK HT CK
树高
height 13. 18% 13. 28% 44. 82% 12. 69% 13. 25% 13. 85% 13. 88% 12. 24%
胸径
DBH 23. 37% 23. 90% 23. 47% 26. 14% 26. 07% 24. 59% 25. 71% 22. 25%
材积
volume 46. 01% 48. 11% 51. 70% 51. 91% 50. 86% 46. 04% 49. 23% 40. 90%
图 3 航天诱变 5 年生白桦与地面对照的树高比较
Fig. 3 The comparison on height of the space
mutated 5-years-old Betula platyphylla
with ground control
图 4 航天诱变 5 年生白桦与地面对照胸径的比较
Fig. 4 The comparison on DBH height
of the space mutated 5-years-old
Betula platyphylla with ground control
图 5 航天诱变 5 年生白桦及地面对照材积的比较
Fig. 5 The comparison on volume of the
space mutated 5-years-old Betula
platyphylla with ground control
2. 2. 2 家系内优良单株的选择 在 t 检验的基础上，
对树高和胸径差异达到显著的 HT98-1 和 HT98-4 进
行了家系内优良单株的选择。选择以材积生长量大为
目标，以 珋x + S 为标准，HT98-1 家系选出了 54 株优良
单株，入选的优良单株树高为 4. 20 ～ 5. 50m，其平均值
比地面对照平均值高 18. 65%，胸径为 3. 7 ～ 4. 7cm，其
平均值比地面对照平均值高 27. 36%，材积为 3491. 30
～ 5895. 82cm3，其 平 均 值 比 地 面 对 照 平 均 值 高
66. 55%。HT98-4 家系选出了 10 株优良单株，这些单
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株的树高为 4. 10 ～ 4. 60m，其平均值比地面对照平均
值高 10. 74%，胸径为 3. 3 ～ 3. 9cm，其平均值比地面对
照平均值高 28. 52%，材积为 2462. 01 ～ 3581. 96cm3，
其平均值比地面对照平均值高 61. 15% 。在这些优良
单株中 HT98-1. 806 生长量最大，树高达 5. 50m，较地
面对照平均值高 30. 95%，胸径也较粗，较地面对照平
均值较 51. 61%，材积是地面对照平均值的 2. 50 倍。
3 讨论
自 1987 年我国开展航天育种研究以来，航天育种
以其变异频率高、幅度大、生理伤害轻、能产生传统
理化诱变较少出现的特殊变异，且多数变异可遗传等
特点，已成为农作物诱变育种的新兴领域和重要手
段［23 ～ 28］。目前该方法在林木新品种培育中也被应
用［9］，并初步获得了一些成果。白桦是我国重要的用
材树种，大径级白桦是单板、胶合板生产加工原料的首
选材料，为了加快其育种进程，获得变异丰富的新品
种，本实验室在白桦常规育种的基础上开展了白桦航
天搭载诱变育种的研究，对航天搭载当代 2 年生和 5
年生白桦的生长性状进行调查分析，结果发现，航天搭
载的 4 个白桦家系生长性状的变异不尽相同，树高生
长方面，HT98-1、HT98-2 和 HT98-3 家系在 2 次调查中
均高于地面对照，而 HT98-4 家系的平均值均低于地
面对照;茎生长方面，除 HT98-1 家系在 2 年生时高于
地面对照外，其余各家系在 2 年和 5 年时的平均值都
低于地面对照。以上是航天搭载 4 个家系的生长性状
平均值的变异规律，对于航天育种试验来说，应该从群
体中筛选变异明显的个体［29］。据此又对航天搭载与
对照在生长性状上达到显著差异的 2 个家系进行了单
株选择，共计获得 64 株生长量高于地面对照的优良个
体。从试验结果看，白桦不同家系的种子对航天诱变
因素的反应不一，其中 HT98-1 家系获得了 54 株生长
量高的优良单株，而 HT98-4 家系仅筛选获得了 10 株
优良单株。
由于白桦为异花授粉木本植物，遗传杂合性高，尚
不能确定这些优良株系就是由于航天搭载诱变作用产
生的，因此，还需要进行深入研究，以确定这些生长优
良株系是否能够稳定遗传。目前这些优良单株已经开
花结实，今后在继续对搭载当代调查分析的同时，可通
过控制授粉进行优良单株间的杂交，对获得的杂交子
代(搭载二代)进行优良单株的选择，进而获得稳定遗
传的白桦航天新品种。
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(责任编辑 王媛媛)
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