全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 24(6)：535—539 2004年 儿 月
杉木半同胞家系生长和材性遗传变异研究
黄寿先1．2，周传明2，朱栗琼2，韦立权2，施季森l，刘敏锐2
(1．南京林业大学，江苏南京 210037；2．广西大学林学院，广西南宁 350001)
摘 要：对 1O年生杉木半同胞家系的生长和木材品质性状的遗传变异的研究表明，树高、胸径和材积、管胞
长度、管胞宽度在家系间存在显著差异，木材基本密度和管胞长宽比在家系间差异不显著。树高、胸径、材积、
木材基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的家系遗传力分别为 0．697、0．841、0．836、0．317、0．462、
0．471和0．249，单株遗传力分别为0．425、0．671、0．716、0．249、0．-437、0．145、0．181。木材基本密度与树高、胸
径、材积、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比都呈负相关，只有基本密度与管胞长度的负相关达到显著水平。
选出的4个优良家系，树高、胸径、材积、基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的遗传增益分别为
3．96％、4．31 、12．69 、0．12 、一0．65 、一0．69％和-0．03％。
关键词：杉木；半同胞家系；生长；木材品质；遗传变异；遗传增益
中图分类号：$781．1 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2004)06—0535—05
Study on the genetic variation of growth traits
and wood properties for Chinese
Fir half-sib families
HUANG Shou—xian 一，ZHOU Chuan—ming2，ZHU Li—qiong2，
WEI Li-quan2，SHI Ji—sen1，LIU Min-rui2
(1·Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China；2．Forestry
College of Guangxi University，Nanning 530001，China)
Abstract：There were highly significant differences among families in height，diameter at breast height(DBH)，
bole volume，trechaid length and trechaid width，but differences among families in wood basic density and the
ratio of length tO width of trechaid were insignificant．Family heritability were 0． 697，0．841，0．836，0．317，
0．462，0．471 and 0．249，and individuaI heritability were 0．425，0．67I，0．7I6，0
． 249，0．437，0．I45 and 0．181
respectively for height，diameter at breast height，bole volume，wood basic density，trechaid length，trechaid
width and the ratio of length tO width of trechaid．Wood basic density was negatively related tO height，diame—
ter at breast height，bole volume，trechaid length，trechaid width and the ratio of length tO width of trechaid。
but only the negative correlation of wood basic density with trechaid length was significant．Four families were
selected and their genetic gains were 3．96 ，4．31 ，12．69 ，0． 12 ，一0．65 ，一0．69 and一0．03 in
height，diameter at breast height，bole volume，wood basic density，trechaid length，trechaid width and the ratio
of length tO width of trechaid respectively．
Key words：Chinese fir；half-sib family；growth；wood property；genetic variation；genetic gain
收稿 日期 ：2004—06—09 修订日期 ：2004—08—18
基金项目：广西林业科技项 目资助(林科字 1996第 4号)
作者简介：黄寿先(1956一)．男，广西平果人，副教授，南京林业大学博士生，从事林木遗传育种教学和研究工作。
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536 广 西 植 物 24卷
木材的利用效益受生长和材性多性状的综合影
响。生长性状决定木材的产量。木材密度既影响木
材的力学强度，又直接或间接地决定木材及纤维制
品的产量和品质，木材管胞形态性状直接影响木材
纤维制品的品质(尹思慈，1990；成俊卿，1995；Mi—
randa等，2001)。多性状的综合遗传改良是林木遗
传改良的发展方向。杉木(Cunninghamia lanceo—
lata)是我国南方的主要用材树种，广西又是我国杉
木主要的优良种源区之一，但对广西杉木优良家系
材性遗传变异和生长与材性综合遗传改良的研究甚
少。本文对广西茶花山林场 1．5代种子园子代测定
林的 19个半同胞家系的生长和木材品质性状的遗
传变异和综合选择进行初步研究，为广西杉木的综
合遗传改良提供科学依据。
1 材料与方法
1．1材料
试验地位于广西象州县茶花山林场，2O。O1 N，
109。38 E，海拔 150～200 m，年均气温 2O．7℃，绝
对最高气温 4O℃，绝对最低气温一3．4℃。无霜 日
330 d，年降雨量 1 338 mm，年蒸发量 1 721 mm，雨
季多集中在5～8月，相对湿度 76 ，年均日照时数
1 700 h，≥10℃的年积温为 6 6OO～7 000℃。
田间试验采用随机区组设计，5株小区，7次重
复，以广西优良种源白云糠杉为对照，试验共 22个
处理(含对照)，造林时间为 1994年 2月，株行距为
2 m×2 m。2004年 2月对树高、胸径和材积进行测
定，每个家系每重复取 1株共 7株样木，用 0．5 cm口
径的生长锥在每株样木的胸高位置同一方向上钻取
过髓心的无疵木芯作材性分析样品。有 3个家系由
于缺株较多，只有19个家系(含对照)参与统计分析。
1．2方法
木材基本密度的测定用饱和含水量法(中华人
民共和国林业部科技司，1996)。
管胞形态性状的测定采用过氧化氢和冰醋酸离
析法。在木芯近树皮一端取 1 cm长作为管胞形态
分析试样。用刀片沿弦切面将试样切成薄片，装入
试管中。加入浓度为 1：1的过氧化氢和冰醋酸混
合液。然后将装有样品的试管放到水浴锅中进行水
浴加热，煮至样品变白。离析后的样品用 2 的蕃
红染色制片。使用高清晰图像分析系统测定管胞的
长度和宽度。
根据朱之悌(1990)的方法估算遗传参数。数据
处理采用SAS统计分析软件进行。
家系遗传力．^。一 ；单株遗传力．^。=丢 ；相
关系数_r一警 ；遗传增益：AG一 ；选择指
一 ⋯ ．+ 善 x
式中： 为人选家系性状平均值；CK为对照的性状值；j
为选择指数；h,2为第i性状的家系遗传力；Xi为家系第i性
状值；”为性状数目；Wi为家系第i性状的权重；Si为家系第
i性状的表型标准差。
表 1 生长性状平均值及家系内变异系数
Table 1 Average of growth traits and coeficients
of variability within family
褰耄 树高 胸径 材积
t
var
cie
Iab
nt
_1i
of
ty(
D
c
B
m)v
H cie
abi
nt
lit
of
y
V
(
o
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lum。
’。 “ ( ) ( )
1O
11
15
19
28
32
33
41
49
5O
54
75
82
85
91
95
96
1O1(CK)
平均值
Average
10．96
12．47
15．37
17．47
14．59
23．45
10．47
17．36
17．11
12．52
17．2O
13．58
12．O2
18．59
21．15
25．66
18．04
10．90
17．57
16．13
0．069 37
0．O56 52
0．055 35
0．O55 24
O．O53 45
0．043 31
0．091 43
0．068 11
0．047 76
0．063 77
0．072 67
0．074 75
0．062 52
0．050 45
0．029 71
0．059 51
O．O56 95
0．087 06
O．O57 25
0．060 80
38．94
42．84
51．12
47．73
47．31
65．73
40．92
45．61
50．89
43．74
48．72
35．72
36．O3
58．99
72．45
61．55
51．44
43．79
51．84
49．23
2 结果与分析
2．1性状的变异和遗传控制
表 1显示，不同家系树高为 8．27～1O．39 m，平
均9．72 m；胸径为 8．8～14．2 cm，平均 11．9 cm；材
积为 0．029 71～0．091 43 m。，平均 0．060 80 m。。
不同家系内的变异系数也有很大的差异，树高家系
内变异系数为 1O．47 ～25．66 9／6，平均 16．13 9／6；胸
径家系 内变异 系数 为 16．42 ～32．53 ，平均
数 一汀
变 0
∞ 弱 趵 ∞ 铊 趵 踮
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 趵 ∞ 孙
7 6 5 7 1 3 2 4 1 1 O 1 1 9 ； O 4 1 7 9
2 1 1 1 1 O 4 2 1 2 3 3 2 O 2 1 4
州∞ 鹊∞趴 ∞ 诣 ∞∞ & &
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6期 黄寿先等：杉木半同胞家系生长和材性遗传变异研究 537
23．44 ；材积的家系 内变异系数为 35．72 9／6～
72．45 ，平均 49．23 。
由表 2可知，不同家系木材基本密度为0．3l5 5
～ O．377 5 g／cm。，平均 0．350 7 g／cm。；管胞长度为
2 533．0～2 973．0 ym，平均 2 826．7 ym；管胞宽度
为37．1～44．4 ym，平均 4O．7 ym；管胞长宽比为
65．1～79．6ym，平均 71．8ym。木材基本密度家系
内的变异系数为3．29 ～l9．69 ，平均9．92 9／5；管
胞长度家系内变异系数为 4．84 ～l6．54 ，平均
9．66 ；管胞宽度家 系内变异系数为 5．63 ～
17．o5 ，平均 1o．15 ；管胞长宽比的家系内变异
系数为 7．25 ～l7．52 ，平均 l2．99 。
从表 l、2、3可以看出 3个特点。一是在三个生
长性状中，材积的变异幅度最大，变异系数最大，其
次是胸径，树高的变异系数最小。二是基本密度、管
胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的变异系数都小于
树高、胸径和材积的变异系数。三是木材品质性状
和生长性状家系内的变异系数均大于家系间的变异
系数。这说明，生长性状和木材品质性状都存在不
同程度的变异，具有不同程度的改良潜力，但生长性
表 2 木材品质性状平均值及家系内变异系数
Table 2 Average of wood properties and coefficients of variability within family
毫委代号 基本密譬． co变ef异ic系len数t。f
N。·o
． ．
f Basic denshy
v 一
‘
f aroily (g／cm。) ～[
(
1a LIll
变异系数
Coeffieient
of variability
( )
变异系数
Coefficient of
variability
( )
变异系数
Coefficient of
variability
( )
5
10
11
15
19
28
32
33
41
49
5O
54
75
82
85
91
95
96
1O1(CK)
平均值 Average
0．364 1
0．357 1
0．351 4
O．354 2
0．328 4
0．366 8
0．342 6
O．377 5
0．345 9
0．369 2
0．315 5
0．324 8
0．351 9
O．329 2
O．368 1
O．352 3
0．369 1
O．33O 2
O．364 3
O．35O 7
2 934．6
2 720．5
2 966．6
2 780．2
2 911．O
2 847．7
2 953．2
2 697．2
2 656．5
2 723．5
2 94O．6
2 772．8
2 949．3
2 973．O
2 718．O
2 878．2
2 533．O
2 885．3
2 866．6
2 826．7
41．O
40．0
41．9
44．4
37．6
38．9
40．2
40．3
40．1
4O．1
43．4
41．0
39．8
42．4
37．1
39．3
40．0
44．0
40．9
40．7
73．3
70．2
72．4
65．1
79．6
74．3
74．9
69．3
67．8
70．9
70．6
69．6
76．9
72．9
76．1
75．0
64．6
67．6
72．7
71．8
状的遗传改良潜力要大于木材品质性状的遗传改良
潜力。家系内的变异系数大于家系间的变异系数，
说明家系内单株间存在较大的差异，具有较大的遗
传改良潜力，采用家系选择和家系内选择相结合，先
选出优良家系再从优良家系中选出优良单株能获得
更大的遗传增益。
方差分析和遗传力估算的结果表明，树高、胸径
和材积在家系问存在极显著差异，管胞长度和管胞
宽度在家系间存在显著差异，但木材基本密度和管
胞长宽比家系间差异不显著。树高、胸径、材积、基
本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的家系遗
传力分别为 0．697、0．84l、0．836、0．3l7、0．462、
0．471、0．249，单株遗传力分别 为 0．425、0．671、
0．7l6、0．249、0．437、0．145、0．18l(表 4)。说明本试
验中不同性状受弱至强度的遗传控制。
2．2性状间的相关分析
从表 5可见，树高、胸径和材积问表现极显著的
正相关。树高、胸径和材积与管胞长度、管胞宽度表
现正相关，只有胸径与管胞宽度和材积与管胞宽度
的正相关达到显著水平，树高、胸径和材积与管胞长
宽比呈不显著的负相关。木材基本密度与树高、胸
径、材积、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比间表现
负相关，只有与管胞长度的负相关达到显著水平。
说明提高木材基本密度的选择可能会降低树高、胸
径和材积的生长量，同时也可能导致对管胞长度、管
胞宽度和管胞长宽比的负向选择。
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538 广 西 植 物 24卷
性状 自由度 家
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Trait DF between fam ．¨es F value of families heritability
性状 树 胸径 材积 基
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密
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管
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长
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度
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管
W
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宽
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胞
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长
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宽
f l
比
ength
Trait Height DBH Volum density trechaid trechaid t ‘ idth of t c矗id
注： ．“ 分别表示 5 、1 显著水平。 Significant at 5 and 1 level，respectively
2．3多性状综合选择及其遗传增益
树高、胸径和材积是构成木材产量的最重要因
子，木材品质的遗传改良只在较好生长量的基础上
进行才有意义。木材基本密度是影响木材品质的最
主要因子之一，管胞形态性状主要影响木材纤维制
品的质量。根据各性状的相对重要性，设定材积、树
高、胸径、基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽
比的权重分别为4、2、2、2、1、1、1。构建的选择指数
方程如下：
I= 229．670 3X1+ 2．362 7Xz+ 1．293 8X3+ 35．438 8X4
+0．003 7Xs+0．247 9X6+0．062 3X7
式中：Xl、Xz、X3、)(4、X5、X6和 X7分别为材积、树高、
胸径、基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比。
按上述指数方程计算每个家系的选择指数。根
据选择指数，按 2O 的入选率选出 5号、33号、49
号和 75号 4个优良家系，与对照比较，树高、胸径、
材积、基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比
的平均遗传增益分别为 3．96 、4．31 、12．69 、
0．12％、一0．65 、一0．69 和一0．03 (表 6)。在材积
获得 12．69 的遗传增益的情况下，4个木材品质性
状中，木材基本密度微弱上升，管胞形态性状也未表
现明显下降。选择结果说明，在杉木多性状的综合
选择中，在保持木材品质性状基本不下降的条件下，
仍可以使生长量获得较大的遗传增益。
3 讨论
本研究中，木材基本密度与树高、胸径、材积、管
胞长度、管胞宽度和管胞长宽比之间表现负相关。
研究结果与施季森等(1987)、叶志宏等(1999)和胡
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6期 黄寿先等：杉木半同胞家系生长和材性遗传变异研究 539
伯智等(1999)的研究相一致。在生长性状与木材品
质性状呈负相关的情况下，仅对生长性状进行强度
选择可能会导致 木材 品质 的下降。Barnes等
(1994)的研究表明展叶松全同胞家系的基本密度与
年轮宽度呈负相关，生产率的一代选择增加子代的
生长率而间接导致低的木材密度。Hylen(1997)报
道，挪威云杉的总密度和其组成都与高生长呈负相
关(rg=一0．51～一0．68)，仅对树高进行选择将降低
总密度的3．7 ，而仅对木材密度进行选择将降低
高生长的 1 。
表 6 入选家系遗传增益
Table 6 Genetic gain of selected families
采用选择指数选出的 4个优良家系，在材积获
得 12．69 的遗传增益的情况下，木材基本密度上
升，管胞形态性状也未表现明显下降。选择结果说
明，在杉木多性状的综合选择中，在保持木材品质性
状基本不下降的条件下，仍可使生长量获得较大的
遗传增益。何贵平等(2002)对杉木的研究也有类似
的结果。Vargas和 Adams(1991)对花旗松、Valen—
cia等(2001)对展叶松的研究也认为，在木材密度与
生长量呈负相关时，应用选择指数可以避免木材密
度的变化，在材积和生物量上获得较大的提高。这
些研究结果说明，即使在生长与材性性状呈弱负相
关的情况下，生长性状与木材品质性状同时改良仍
然是可能的。
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