全 文 ：染6 卷 第 5期
1 9 9 3 年 1 0月
林业科李研 究
FO R EST R ES E A R CH
V o 立. 。 , 付。 . 弓
O e t
。 , 1 9 9 3
湿地松子代测定中合适家系大小及
小区大小的探讨 *
赵奋成 李宪政 何礼华 陈孝英
关位词 湿地松、 子代测定、 家系大小、 小区大小
子代测定的主要目的是评价亲本的遗传品质 , 估计遗传参数以及为高世代育种提供材料
等。 田间设计的合理与否关系到试验结果的准确性。 目前 , 国外有关田间设计的研究表明 ,
在亲本排序方面 , 小区大小的效率因研究性状 、 林龄的不同而异 , Co n k le 〔’1与 C or rel l等 tz1
发现 , 林分中林木间发生激烈竟争之前 , 单株小区最为有效 , 而 后 是 多 株 小 区 。 W ri g ht
等[aJ 则认为, 即使在郁闭林分中, 单株小区仍然最佳 。 Jo hns to n e 等[’J 发现 , 以树高作为研
究对象 , 合适的小区大小是 1 株和 4 株 , 对于直径 , 所有的小区大小效果等同 。 在估计遗传
参数有效性方面 , M ccu te 五a l 等间进行了较全面 、 深入的探讨 , 认为单株小区能够 有效地
估计性状的单株狭义遗传力 , 而最适的家系大小与性状的遗传力有关 , 遗传力愈小 , 要求的
家系容量愈大 。 然而 , 针对我国南方山地多变的条件 , 有关子代测定的田间试验设计在这方
面的研究文献不多。 本文通过利用一批湿地松单亲本子代树高、 胸径材料 , 就家系排序和遗
传参数估值与田间设计的小区大小和家系大小的关系展开探讨 , 以期为今后拟定合理的田间
设计方案提供依据 。
1 材料与方法
1
.
1 材料来派
研究材料为1 9 8 6年栽植子江西长埠林场 (2 7 0 5 2 , N , 1 1 4 “4 5 , E )和浙江长乐林场(3 0 0 1 5 ,
N
, 1 1 9
0
58
,
E )的湿地松自由授粉子代试验林。 两点试验材料一致 , 均为14 个家系和 2 个对
照 。 采用随机化完全区组设计 , 4 株单行小区 , 12 次重复 , 株行距 3 . 0 m x 2 . 5 m 。
用于分析的数据为子代林 5 年生时的树高、 胸径值 。 长埠、 长乐两点林分保存率分别为
8 8
。
5 %和8 6 。 5 % 。
1
.
2 研究路线
分别按单地点和两地点材料合并进行分析 。 研究内容: ¹ 合适的家系大小—每家系抽取10 、 20 、 30 、 40 以及48 株树木 , 以估算各种抽样策略的家系遗传力和家系秩次相关系数 ,
1 99 2一11一19 收稿 。
赵奋成工程师 , 李宪政 ( 广东省林业科学研究所 广州 51 052 0 ) , 何礼华 , 陈孝英 ( 中国林业科学研究院亚 热 带 林业
研究所 )。
* 江西大岗山长埠林场核发兴 、 何草根、 姚 志刚 、 钟秀梅和浙 江余杭长乐林场叶青 、王海华参加子代林外亚调查 , 谨此
一并致谢 。
57 4 林 业 科 学 仙 究 6 卷
分析家系秩次相关系数和遗传力位随家系大小的变化趋势 , º 合适的小区大 小—在家 系大小为12 、 24、 36株的前提下 , 按单株、 2 株、 3 株 、 4 株小区估计家系遗传力和家系秩次相
关系数 , 比较一定家系大小下 , 不同小区大小到占计家系秩次和遗传力值方面的差异 。
每家系10 、 2 0 、 3 0 、 4 0株树才; 的抽样 没计如下 :
10 株/ 家系 : ¹ 10 个 区组 , 单株小区 , º 5 个 区组 , 乞、株小区。
20 株/ 家系 : ¹ 10 个 区组 , 2 株小区 ; º 5 个区组 , 4 株小区 。
30株/ 家系 : ¹ 10 个区组 , 3 株小区 。
40株 / 家系 : ¹ 10 个区组 , 4 株小区。
家系大小为 12、 24 、 36 株的前提下 , 小区大小与区组数的配合是 :
12 株/ 家系 : ¹ 单株小区 , 12 个区组 ; º 2 株小区 , 6 个区组 ; » 3 株小 区 , 4 个区组 ,
¼ 4 株小区 , 3个 区组 。
24 株/ 家系 : (ij 2 株小区 , 12 个区组 ; º 3 株小区 , 8 个区组 , » 4 株小区 , 6 个区组 。
36 株/ 家系 : ¹ 3 株小区 , 12 个区组 , º 4 株小区 , 9 个区组。
参加分析的区组和区组 内小区的树木的选择均为随机的 , 且重复抽样两次。
1 . 3 统计分析
1 . 3 . 1 方差分析与家系遗 传力 ( hl“ ) 以小区平均值为基础进行分析 。 几匀也点 和 两 地 点材
料的方差分析均按莫惠栋[eJ 介绍的方法 。
家系遗传力的计算 , 采用简便公式 , ) : 句“ = 1 一 1/ F 。 单地点材 料 , F = MS 了/MS “ 两 地点材料 , F = 材名j /万S J: 。 式中 , 刀fs f、 乃fsj : 、 乃绍 , 分别为方差分析中的家系均方 、 家系 与 地
点互作均方和误差均方。
1 . 3
. 2 Sp e a r m a n 秋次相关 系数 ( R , ) [ , ] R : = 1 一 6名d ‘’/ ( n + 1 ) ( n 一 1 ) n 。 式 中, d ‘为 一 家
系在某种抽样方案中估计 的 家系树高 (或胸径 )秩次与原设计时家系树高(或胸径 )秩次之差 ,
九为家系数 。
2 结果与分析
2
. 1 单地点分析
2 . 1 . 1 家系大 小对 家系秋次和遗传力的影响 分别利用家系大小为 10 、 20 、 30 、 40 株树木
的树高、 胸径位估计家系树高、 胸径秩次相关系数 , 以及利用家系大小为 10 、 20 、 30 、 40 和
48 株树木的观测值估计家系遗传力 , 结采如图 1 、 2 。 图 中各种家系株数的秩次相关系数和
遗传力均为相应抽样方案 (见材料与方法 1 . 2节 )估值的总平均 。
由图 1 可见 , 地点间 、 性状间家系秩次相关系数随株数变化的发展趋势荃本一致 。 在家
系株数达30 株之前 , 秩次相关系数随株数增加而明显增大 , 每家系30和 .10 株树木估计的相关
值均达极显著水平。
地点内, 树高和胸径的家系遗传力随株数变化的趋势一致 (图 2 ) 。 长乐点的情况是 , 抽
样株数愈大 , 遗传力估位也愈大 , 且愈接近于利用原设计材料获得的估位 (简称原值 , 下同) ,
在家系株数达30 株之后 , 务种沽值与原位差异明显减少 , 长埠点的情况稍异 , 家系大小在30
1 ) 孔繁浩 . 森 林数址遗传学 . 北京林 业大学林木遗传教研室 (汕 印本 ) , 198 8 .
5 期 赵奋成等 : 湿地松子代测定中合适家系大小及小区 大小的探讨
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家系大小 (株/ 家系 )
1 0 2 0 3 0 4 0 4 8
家系大小(株 /家系 )
图 1 家系大小与家系秩次相关 系数的关系 图 2 家系大小与家系遗传力的关系 (遗传力差值指各种家系
‘L H 、 L D 为长乐点的树高、 胸径 , B H 、 B D 为 大小 、 小 区大小估计的家系遗传力值与原值之差 。 下 同)
长埠点树高 、 胸径 。 下同 )
株之前 , 遗传力值随株数增加逐渐增大 , 在30 株时达到最大 , 而后变小 。 总的来说 , 每家系
3 。、 4 。株树木估计的遗传力值与原值较为接近 。
两方面的分析结果均表明 , 为取得家系秩次和家系遗传力的可靠估值 , 家系大小应大于
或等于 30 株 。
2
。
1
.
2 小区 大小与家系扶次和遗传力值的关 系 在秩次相关系数方面 (图 3 ) , 家系大小等
于12 时 , 长乐点最适的小区大小 , 对于树高是 2 株, 对于胸径是单株 ; 而长埠点树高、 胸径
的最适小区大小分别为 4 株和 3 株。 但在家系大小为24 、 36 株时 , 多数是 2 、 3 株小区优于
H (3 6 )誉二二= 理D (3 6 )
0 9
0
.
8
万 (24 )
D (2 4 )
户之泛卜—二。(1 2 )、~ ‘ 一唯 H (12)
月(3 6 )
D (3 6 )
H (1 2 )
力(24 )
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长东点
刀 (12 )
2 3 4
小区大小(株 /小区 )
2 3 4
小区大小 (株/小区 )
图 3 小 区大小与家 系秩次相关系数的关系
(图中H 、D 分别指树高 、 钩径 , ”、 2 4 、 s6 分别为象索大小。 下同)
, 启 杯 业 科 学 研 究 6 卷
4 株小区 。 从图 3 中还可看到 , 小区大小对家系秩次的影响在家系大小为24 和36 株时相对减
小 , 尤以在长乐点较明显 。
考虑小区大小对家系遗传力估值准确性的影响可知(图 4 ) , 在家系株数较少 (12 株)时 ,
在长乐点 , 单株小区材料估计的树高、 胸径遗传力与原值的离差最大 , 以 2 、 3 株小区的估
值较为接近原值 , 在长埠点 , 则以单株或 2 株小区的估值与原值差异较小。 在每家系24 、 36
.入 厂“( l2)
、 ‘毛‘点
/冷一二:/“ ‘“ “ 咬‘z ’
株树木的情况下 , 多数均以 2 、 3 株小区较
优。 较大家系估计的遗传力值在不同小区大
小间的差异较小。
长埠点
D (1 2 )
l夕( 2 4 )
O叫浏只今侧
H ( 12 ) +
‘ I 、( 3后)
、伙/侧一 , 声曰一 一 、、
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D ( 2 4 )
D ( 三6 )
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H ( 3 6 )
2 3 4
小区大小 (株 /小区 )
一
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、一 _ 尸 二二二二二二1 一一一1 2 3 4小区大小 ( 株 /小区)图 4 小区大小与家系遗传力 的关系
目喇只塑暇
内O口了‘OOCU
2
.
2 两地点合并分析
家系秩次相关系数 、 遗传力随家系大小
的变化如图 5 , 随小区大小的变化如图 6 、
7
o
图 5 清楚地反映出, 家系秩次相关系数
随家系株数的增大而增大 , 但差异很小 , 对
于家系遗传力而言 , 家系大小为30 株是转拆
点 , 家系株数少于30 株时 , 遗传力值变化很
大 , 当株数达到 30 甚至更多时则接近于原值 。
在家系株数少的情况下 , 单株 、 2 株小
区最有利于估计家系秩次 , 而家 系 株数 在
24
、
36 株时 , 2 ~ 4 株小 区均能够可靠地提
供家系秩次 (图 6 ) 。
力 (儿 )
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10 20 月O t0 4名
家系大小〔株 / 家系 )
家系大小与家系秩 次相关 系数 ( R 。 )和家系
遗传力 ( 6 , 2 )的关系
从家系遗传力随小区株数的变化情况来看 (图 7 ) , 最适的小区大小为 3 株小区 。 在家系
株数为12 时 , 4 种小区大小估计的遗传力值均与原值偏差较大 , 但在较大的家系株数中, 3
株小区的估值总是与原值最接近 , 差值不足0 . 时。 从图 7 中同样可以发现 , 随着家系株数的
增大 , 各种小区大小估计的遗传力值与原值的差异逐渐缩小。
5期 赵奋成等 : 湿地松子代测定中合适家系大小及小区大小的探讨 弓李李
一一一 一一一一一一-一一一一一一一一一一一一 D (1 2〕
划翎只您喇 H (12 )
1 2 3 叹
小区大小 (侏/ 小区 )
D (2 4 )
54132氏0.0.0.
小区大小与家系秩次相关系数的关系
0087‘1.0.00.图
毅瞬锹皿份
3 小结与讨论
(1) 为了可靠地反映家系的遗传品质以
及估计遗传参数 , 湿地松子代测定要求每家
系株数不少于 30 株。
H (24 )
D (3 6 )
小区大小 (株/ 小区 )
图 了 小 区大小与家系遗传力的关系
(2 ) 用于估计理想的家系秩次和遗传力值的小区大小 , 因试点和家系大小的不同而异 。
研究中发现 , 抽样株数较大(每家系24 或36 株 )时 , 2 、 3 株小区材料的估计结果稍优。
(3) 本文提出的合适的家系大小较 C ot ter il 等〔吕〕推荐的稍大 , 对小区大小的研究 结 果
亦不赞成采用单株小区 。 这除了试验材料 、 立地差异外 , 另一个重要原因可能是对研究材料
的抽样方法不同。 本研究的抽样方法是根据指定的家系株数、 区组数和小区大小作不重复的
随机抽样, 抽样次数等于指定的家系大小 , 即使抽中的株号对应的树木缺失 , 亦 不 重 新 抽
取 。 由于这种抽样方法考虑到田间试验中不可避免的缺株现象 , 因此 , 结论可能会较符合实
际 。
(4) 一般情况下 , 子代测定中要求的家系大小为40 ~ 60 株 , M ccu tc ha n 等〔“1 的研究结
果亦表明 , 即使在研究性状的遗传力极小, 仅为0 . 02 时 , 家系大小亦仅需40 株。 从本文的图
1
、
2 和图 5 中亦可看出, 家系秩次相关系数和遗传力在家系株数达到3 0株后 趋 于 稳 定。
因此 , 本研究材料中 , 每家系4 8株树木所反映的家系遗传特性可望接近真值。
参 考 文 献
C o n k le M T
.
T h e d e te r m in a tio n o f e x P er i仇e n ta l Plo t 5 1: e a n d sh a p e 10 Io b lo lly a n d s la s h
p in e
.
T e eh
.
R e p
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i了. N o r t h C a r o lin a S ta te Co lle g e . R a le ig h , 1 0 6 5 . 5 1 .
Co r r e ll R L
,
C e llie r K M
.
E ffe e t s o f Plo t 5 1名e , blo e k 5 1名e a n d b u ffe r r o w s o n th e P r e e isio n o f
fo r e st r y tr ia ls
.
A u s t
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. ,
1 98 7
,
1 7 : 1 1 ~ 1 8
.
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Fr e e la n d F D
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P lo t s iz e a n d e x 那 r im e n ta l e ffiei e n e y i” fo r e s t g e n e tie r e s e ar eh .
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Jo h n s to n e R C B
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Sa m u e l C J A
.
E x P er im e n t a l d e sig n fo r fo r e st t r e e Pr o g e n y te s ts w ith p a rt i-
e u la r r e fe re n e e to Plo t s iz e a n d sh a Pe
.
in Pr o e
.
IU FR O
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Jo in t m e e t
.
o f w o r k in g Pa r t ie s o n
P o P u la tio n g e n e tie s b r e e d in g t he o r y a n d P r o g e n y te stin g 一 1 9 7 4 , 3 5 7 ~ 3 7 6
.
M
e Cu t eh a n B G
,
N a m k o o n g G
,
G ie sbr e e h t F G
,
D e s ig n e ffie ie n e ie s w ith p la n n e d a n d u n Pla n
-
5 78 林 业 科 学 研 究 6 卷
n e d u n b a la n e e fo r e s t im a tin g h e r ita bility in fo r e str y
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N u m b e r o f o ffs p r in g a n d p Io t s iz e s re q u ir e d fo r p r o g e n y t e st in g
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5 ilv a e G e n e tiea
, i , a魂, 3 3 ( 6 ): 2 0 3一 2 0 , .
T he S t“d 夕 o j s 、ita ble F a o fl夕 S iz e s a o d P lo t
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Zh a o Fe n e h e n g L i X ia n z h e n H e L ih u a- Ch e n X ia o yin g
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T h e s e tw o P la n t a t io n s w e r e o f r a n d o m iz e d a n d e o执Ple te b lo e k d e sig n , 4 8
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m e a s u re d in t h e s一ye a r一o ld P ro只e n y te s t s ta n d s , a n d t h e s e d a ta w e r e u s e d to
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h e r it a b ility a n d fa m ily s iz e s o r Plo t s iz e s
.
T h e r e s u lts s h o w t h a t the r e q u ir e d
m in imu m f
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K e y w o r d s P in u s e llio ttii, Pr o只e n y te s t , fa m ily s iz e , p lo t s ize
Z h a o Fe n e he n g
,
E n g in e e r
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1 1 X ia n z h e n (Fo r e st R e s e a r e h In st it u te o f G u a n g d o n g P r o v in e e ) ,
H e Lih u a
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C he n X ia o y in g (T h e R e se a r c h In st ltu te o f S u b tr o p ie a l Fo r e str y
,
C A F )
.