全 文 :第44卷 第3期
2015年6月
湖 北 林 业 科 技
Hubei Forestry Science and Technology
Vol.44,No.3
Jun.,2015
鹅掌楸属杂交测定初步分析研究*
管兰华(1) 胡兴焕(1) 曹 健(1) 王 健(1) 陈红林(1) 蒋祥娥(1) 蔡 桁(1) 徐红梅(2)
(1.湖北省林业厅林木种苗管理总站 武汉 430079;2.湖北省林业科学研究院 武汉 430075)
摘 要: 鹅掌楸属杂交测定林的生长状况进行分析,结果表明5 a生树高、胸径、材积年平均生长量为1.92 m,2.5 cm,
0.009 2 m3;生长最快杂交组合是T11×C8,其平均年生长量分别为2.39 m,3.4 cm和0.018 3 m3。3个生长性状杂交组
合间都呈极显著的差异,为优良杂交组合的选择奠定基础。树高、胸径和材积的杂交组合(家系)遗传力分别为0.501,
0.631和0.687,分别进行优良杂交组合选择,其现实遗传增益为16.3%,32.9%和116.1%。几种交配模式之间的材积生
长比较结果是T×C>C×T>T自由授粉>C自由授粉>C×C>T×S。优良杂交组合T11×C8、T12×C8、C9×T12的杂
种优势率分别为108.7%,64.3%和110.7%。
关键词: 鹅掌楸;北美鹅掌楸;亚美马褂木;杂种优势;杂交组合
中图分类号:S722.3+4;S792.21 文献标识码:A 文章编号:1004-3020(2015)03-0016-04
Preliminary Study on Hybrid Progeny Test in Liriodendron chinense
Guan Lanhua(1) Hu Xinghuan(1) Cao Jian(1) Wang Jian
(1) Chen Honglin(1) Jiang Xiange
(1) Cai Heng(1) XuHongmei(2)
(1.Forest Seedling Administrative General Station of Hubei Forestry Department Wuhan 430079;
2.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075)
Abstract: Growth analyses of progeny test of hybridization in Liriodendron were performed.The results indicated that
the annual average increments of tree height,diameter at breath height(DBH)and stem volume of 5-year-old test planta-
tion were 1.92 m,2.5 cm,0.009 2 m3,respectively.The fastest cross combination of growth was T11×C8,which annu-
al average increment of tree height,DBH and stem volume were 2.39 m,3.4 cm and0.018 3 m3.There were significant
differences in tree height,DBH and stem volume among cross combinations,which showed superior ones could be select-
ed.The broad heritability of cross combination(family)for tree height,DBH,stem volume were 0.501,0.631 and
0.687,and the realized genetic gains reached16.3%,32.9%and116.1%based on the selection of superior cross combi-
nations.The comparison result of stem volume was T×C>C×T>open polination of T>open polination of C>C×C
>T×S.The heterosis rates of T11×C8,T12×C8 and C9×T12 were 108.7%,64.3%and 110.7%.
Key words: Liriodendron chinensis;Liriodendron tulipifera;Liriodendron sino-americanum;heterosis;cross combination
鹅掌楸属有鹅掌楸Liriodendron chinense和
北美鹅掌楸L.tulipifera两个种,亚美马褂木L.
sino-americanum 是鹅掌楸与北美鹅掌楸的人工杂
交种,被定义为一个新种[1]。国内鹅掌楸属种间杂
交取得了显著的成就,奠定了鹅掌楸属杂交育种的
坚实基础[2,3],研究成果表明鹅掌楸和北美鹅掌楸
种内变异非常丰富,种间具有很高的可配性,种间
杂种优势非常明显[2-4]。鹅掌楸属杂交育种研究
由于受到当时条件所限,杂交亲本的选择存在很大
局限性,湖北省林业厅林木种苗管理总站打破这种
局限性,增加杂交亲本,并进行亲本种源选择,以虎
爪山林场鹅掌楸种源试验林为对象系统进行鹅掌
楸属种间杂交育种研究,培育出大批杂种资源,进
行杂交子代苗期测定[5]。本研究作为探索鹅掌楸
* 收稿日期:2015-03-04
基金项目:中日合作林木育种科学技术中心项目。
作者简介:管兰华(1974~)男,博士,高级工程师,主要从事遗传资源保存评价与林木遗传育种工作。
徐红梅为通讯作者。
第3期 管兰华,等:鹅掌楸属杂交测定初步分析研究
属间杂交育种规律的早期一环,以5a生材料为对
象进行分析,旨在掌握这批杂种资源的早期表现,
总结出鹅掌楸属间杂交育种的初步规律,同时也为
早期选择提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2010年春在湖北省咸宁市咸安区贺胜林业科
学研究所营建鹅掌楸属杂交测定林4hm2,3次重
复,10株小区,株行距3m×4m,63个杂交组合
(表1),以7个鹅掌楸和北美鹅掌楸母本自由授粉
家系为对照。生长期内进行常规田间管理,第三年
冬季进行修枝处理,修枝高度为1m。
表1 杂交组合表
♀×♂ ♀×♂ ♀×♂ ♀×♂ ♀×♂ ♀×♂ ♀×♂
C1×T10 T10×C9 T12×S19 C2×S19 C4×T10 C5×C9 C8(自)
C1×T11 T11(自) T12×C3 C2×C9 C4×T11 C6×T17 C8×T12
C1×T12 T11×S19 T12×C7 C3(自) C4×T12 C7(自) C8×T15
C1×T15 T11×C3 T12×C8 C3×C1 C4×T17 C7×T10 C9(自)
T10(自) T11×C5 C2×T10 C3×T10 C4×C5 C7×T11 C9×T11
T10×S19 T11×C7 C2×T11 C3×T11 C4×C7 C7×T12 C9×T12
T10×C3 T11×C8 C2×T12 C3×T12 C5×T11 C7×T15 C9×C16
T10×C5 T11×C9 C2×T15 C3×C16 C5×T12 C7×T17 C9×C3
T10×C7 T12(自) C2×C16 C3×C7 C5×T17 C7×C3 C9×C5
T10×C8 T12×C16 C2×T17 C3×C9 C5×C3 C7×C9 C9×C7
注:♀:母本;×:杂交;♂:父本;T:北美鹅掌楸;C:鹅掌楸;S:亚美马褂木;C×T:种间杂交正交;T×C:种间杂交反交;C×S和T×S:
回交;C×C:鹅掌楸种内杂交;(自):自由授粉;C1:鹅掌楸安徽黄山种源单株1;C2:鹅掌楸贵州黎平种源;C3:鹅掌楸安徽黄山种源单株2;
C4:鹅掌楸浙江松阳种源;C5:鹅掌楸四川酉阳种源单株1;C6:鹅掌楸四川酉阳种源单株2;C7:鹅掌楸贵州陌南种源;C8:鹅掌楸云南勐腊
种源;C9:鹅掌楸江西武夷山种源;C16:鹅掌楸四川叙永种源;T10:北美鹅掌楸路易斯安那种源;T11:北美鹅掌楸密苏里种源优良单株1;
T12:北美鹅掌楸密苏里种源优良单株2;T15:北美鹅掌楸北卡罗来纳种源;T17:北美鹅掌楸佐治亚种源,S19:亚美马褂木单株。
1.2 数据调查
2014年12月份对树高和胸径进行每木检尺,
材积计算以V=f×π×H×(D/2)2,f是试验形
数,取值为1/3[6]。
1.3 数据整理与分析
本文的数据应用Excel 2010进行处理,方差
分析和方差分量分解运用SAS9.3进行。根据方
差分量进行杂交组合(家系)广义遗传力的估算。
杂交组合选择现实遗传增益根据以下公式ΔG=S
×h2B/珡X 进行估算[7],其中:S为中选杂交组合某一
性状的平均值与对照平均值的离差即选择差,h2B
为某一性状的遗传力,珡X 为某一性状的对照平均
值。
2 结果与分析
2.1 早期生长性状分析
除去杂交组合内个体数少于5株的杂交组合,
各性状生长数据(表2)。杂交组合树高平均值为
9.57m,平均年生长量为1.91m,胸径为12.4
cm,平均年生长量为2.5cm,材积为0.045 8m3,
平均年生长量为0.009 2m3;材积的变异系数为
64.5%,由此可以看出:杂交组合间存在较大的分
化,为优良杂交组合的选择奠定基础。树高、胸径
和材积生长最高杂交组合都是 T11×C8,平均年
生长量分别为2.39m,3.4cm和0.018 3m3。树
高最低是 T10自由授粉家系,平均年生长量为
1.30m;胸径最低是C1×T10杂交组合,平均年生
长量为1.5cm;材积最低是C1×T10杂交组合,
平均年生长量为0.002 4m3。
2.2 杂交组合间生长差异分析
方差分析结果可知(表3):重复对树高生长有
极显著(P<0.01)影响,对材积生长有显著(P<
0.05)影响,对胸径生长影响不显著。树高、胸径和
材积3个性状杂交组合间都呈极显著(P<0.01)
的差异,为优良杂交组合的选择奠定基础。由此可
以得出进行鹅掌楸属种间杂交时首先要进行杂交
亲本的选择,再进行杂交亲本的组配,即杂交组合
的选择。
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湖 北 林 业 科 技 第44卷
表2 杂交测定林生长情况汇总表
对象 参数
树高
/m 杂交组合
胸径
/cm 杂交组合
材积
/m3 杂交组合
测定林
平均值 9.57 12.4 0.045 8
平均年生长量 1.91 2.5 0.009 2
标准差 2.16 3.8 0.029 5
变异系数/% 22.5 30.7 64.500 0
最高家系
平均值 11.95
平均年生长量 2.39
T11×C8
16.9
3.4
T11×C8
0.091 7
0.018 3
T11×C8
最低家系
平均值 6.05
平均年生长量 1.30
T10(自)
7.7
1.5
C1×T10
0.012 1
0.002 4
C1×T10
表3 生长性状方差分析及遗传参数估算表
性状 变异来源 自由度 离差平方和 均方 F值 Pr>F h2B △G/%
树高
重复 2 35.613 9 17.807 00 9.83 0.000 2
杂交组合 64 232.211 3.628 29 2 0.001 8
误差 77 139.46 1.811 16
0.501 16.3
胸径
重复 2 14.22 7.110 02 1.92 0.153 7
杂交组合 64 642.806 10.043 9 2.71 <0.000 1
误差 77 285.285 3.705 00
0.631 32.9
材积
重复 2 0.002 03 0.001 01 4.61 0.012 9
杂交组合 64 0.044 94 0.000 70 3.19 <0.000 1
误差 77 0.016 94 0.000 22
0.687 116.1
树高生长表现比较好的3个杂交组合为T11
×C8、T12×C8、T10×C7,表现较差的杂交组合为
T10(自)、C4×T12、T10×S19。胸径生长表现比
较好的3个杂交组合为T11×C8、C9×T12、T12
×C8,表现较差的杂交组合为C1×T10、C3(自)、
C3×C1等杂交组合。材积生长表现比较好的3个
杂交组合为T11×C8、T12×C8、C9×T12,表现较
差的杂交组合为C1×T10、C3(自)、C5×C9。
进行方差分析的同时,也进行了方差分量的分
解,根据方差分量进行了杂交组合(家系)广义遗传
力的估算(表3)。树高、胸径和材积3个生长性状
的杂交组合遗传力分别为0.501、0.631和0.687,
表明杂交组合生长受到中等到较强的遗传控制,进
行优良杂交组合选择能获得较高的遗传增益,3个
性状分别进行优良杂交组合选择(生长最好的3个
杂交组合),以鹅掌楸自由授粉平均值为对照,其现
实遗 传 增 益 (△G)分 别 为 16.3%、32.9% 和
116.1%,表明优良亚美马褂木造林生产力远远高
于我国普遍种植的鹅掌楸。
2.3 不同交配方式之间的比较
以材积为指标进行了各种交配模式之间的比
较(表4),可以得出T×C交配模式的材积平均生
长量最大,其次是C×T,然后依次是T自由授粉、
C自由授粉、C×C、T×S。其中T×C交配模式比
C自由授粉平均材积提高83.7%,C×T交配模式
提高46.7%,T自由授粉提高23.9%,T×S和C
×C模式则低于C自由授粉。从本次的杂交试验
结果可以看出,2种自由授粉模式的平均值低于T
×C和C×T,但是高于T×S和C×C,表明正交
(C×T)和反交(T×C)模式确实有很强的杂种优
势。以北美鹅掌楸为轮回亲本的回交(T×S)的平
均值低于C×C种内杂交,这与以往报道的以鹅掌
楸为轮回亲本的回交也具有杂种优势不一样[8],其
原因可能是回交亲本材料不同及回交子代分析时
年龄不同所致。鹅掌楸种内杂交模式(C×C)由于
没有种间杂交的发生,其生产力水平应该是与目前
湖北省鹅掌楸天然林的生产力水平相当,而C自
由授粉、T自由授粉则可能是有种间杂交的发生,
提高了其平均值,故而高于C×C模式。
表4 几种交配模式的比较
交配模式 体积平均值/m3 与C自由授粉相比增加/%
T×C 0.057 2 83.7
C×T 0.045 7 46.7
T×S 0.026 1 -16.1
C×C 0.029 7 -4.7
T自由授粉 0.038 6 23.9
C自由授粉 0.031 2 0
总平均 0.044 1
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第3期 管兰华,等:鹅掌楸属杂交测定初步分析研究
2.4 种间杂交正交和反交的比较
虽然从几种交配模式整体平均值的角度分析,
反交比正交材积生长量要大,但是具体到每个杂交
组合来讲,正反交比较情况还不清楚。为了详细探
讨这一问题,本研究选择设计正反交的8对杂交组
合(表5)进行说明。可以看出:种间杂交模式中,
只有正交C5×T11、C3×T11高于其反交模式,分
别高出12.0%和4.3%,其他都是正交不及反交。
表5 鹅掌楸属种间杂交正反交比较分析
正交(C×T)
杂交组合 材积/m3
反交(T×C)
杂交组合 材积/m3
正交与反交
相比增加/%
C9×T11 0.058 997 T11×C9 0.066 5 -11.3%
C7×T10 0.053 112 T10×C7 0.061 6 -13.8%
C7×T11 0.058 611 T11×C7 0.060 8 -3.5%
C7×T12 0.045 359 T12×C7 0.051 1 -11.2%
C3×T12 0.034 227 T12×C3 0.046 3 -26.1%
C3×T10 0.029 344 T10×C3 0.044 3 -33.7%
C5×T11 0.040 708 T11×C5 0.036 3 12.0%
C3×T11 0.023 809 T11×C3 0.022 8 4.3%
2.5 杂种优势分析
根据材积指标本试验选出表现最好的 T11×
C8、T12×C8、C9×T12 3个杂交组合,以杂交双亲
自由授粉的材积中亲值为对照进行了杂种优势分
析,其 杂 种 优 势 率 分 别 为 108.7%、64.3% 和
110.7%,再一次印证了鹅掌楸属间杂交具有很强
的杂种优势,在开展属间杂交育种时能够创制出杂
种优势强的亚美马褂木种质资源。
3 结论与讨论
杂交组合间生长存在极显著的差异,表明杂交
受到杂交亲本及杂交亲本组配的影响很大,此结果
说明进行杂交时要重视亲本的选择和组配。反之,
在进行杂交选优时要先进行杂交组合的选择,在此
基础上再进行组合内单株选择,充分利用各层次变
异,提高选择增益。
几种交配模式的比较结果表明,反交和正交的
生长明显高于回交、鹅掌楸种内杂交和自由授粉,
且反交优于正交。优良杂交组合的杂种优势率为
64.3%~110.7%,表明鹅掌楸属种间杂交具有很
强的杂种优势,这为今后鹅掌楸属种间杂交育种提
供了理论依据。
我国目前鹅掌楸造林都是从鹅掌楸天然林或
者人工林采种,采用混合种子育苗造林,因此本研
究以鹅掌楸自由授粉平均值为对照进行现实遗传
力估算是有依据。但是根据本研究结果鹅掌楸自
由授粉平均值由于有可能有种间杂交发生而高于
C×C,而C×C更接近于混合种子育苗造林效果,
因此本研究的现实遗传增益要稍高于估算值。
为了缩短育种周期的同时降低风险,笔者在进
行选择时采用大群体策略,即在选择的初级阶段提
高入选率,随着试验的逐步进行,逐步降低入选率,
这样既能保障基因型优良但早期表现不理想的个
体在早期不被漏选,又缩短了育种周期,降低了试
验成本。
参 考 文 献
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(责任编辑:郑京津)
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