陈代喜 程琳 黄开勇 戴俊 罗启亮 莫宗恒 陈晓明 蓝肖 唐红亮

摘要：【目的】分析30年生杉木半同胞子代試验林的遗传特性，为杉木高效培育和优良种质筛选提供参考依据。【方法】测定融安县西山林场30年生杉木半同胞子代试验林102个家系和对照的胸径、树高和材积，分析其遗传变异规律，并选择遗传增益较高的优良家系和单株。【结果】30年生杉木半同胞子代人工林的树高、胸径和材积在家系间存在显著差异（P<0.05），3个生长因子在参试家系中的表型变异最大值分别为14.4%、21.3%和40.2%，广义遗传力均值分别为0.594、0.657和0.650。树高、胸径和材积大于对照均值的家系总数分别占参试家系总数的48.0%、44.1%和46.1%。综合增益大于对照均值30.0%的20个家系的树高、胸径和材积遗传增益变幅分别为9.33%～25.30%、12.54%～53.42%和66.23%～164.74%；综合增益大于对照均值80.0%的38个优良单株的树高、胸径和材积均值分别达20.8 m、32.9 cm和0.597 m3。【结论】30年生杉木半同胞子代试验林生长量均受中等偏上的遗传控制，大部分优良性状可传递给子代，选择的20个优良家系和38个优良单株可作为广西杉木高世代种子园营建和多世代遗传改良材料。

关键词： 杉木；半同胞子代；遗传特性测定；优良家系；单株选择

中图分类号： S791.27 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）02-0307-06

Abstract：【Objective】Genetic characteristics of 30-year-old Chinese fir half-sib progeny were analyzed to provide reference for high efficient cultivation of Chinese fir and selection of elite germplasm. 【Method】Taking 30-year-old Chinese fir half-sib progeny test forest planted in Xishan Forest Farm of Rongan as the test subject，breast diameter，plant height and wood volume of 102 families were measured and analyzed， superior families and individuals with high genetic gain were also selected. 【Result】There were significant difference in breast diameter，plant height and wood volume of 30-year-old Chinese fir half-sib progeny test forest among various families（P<0.05）. The maximum phenotypic variation of plant height，breast diameter and wood volume in the tested families were 14.4%，21.3% and 40.2% respectively. Broad sense heritability of plant height，breast diameter and wood volume of Chinese fir were 0.594，0.657 and 0.650 respectively. The families whose plant height，breast diameter and wood volume were higher than the control accounted for 48.0%，44.1% and 46.1% in the families tested. For the 20 families whose overall gain was 30.0% higher than the control， their genetic variation range of plant height，breast diameter and wood volume was 9.33%-25.30%，12.54%-53.42% and 66.23%-164.74% respectively. For the 38 superior individuals whose overall gain was 80.0% higher than the control，the average values of plant height，breast diameter and wood volume were 20.8 m，32.9 cm and 0.597 m3 respectively. 【Conclusion】Growth of 30-year-old Chinese fir were all controlled by inheritance above average. Most fine traits can be passed on to offspring. The selected 20 superior families and 38 superior individuals can be used as materials for the construction of high generation seed orchard of Chinese fir in Guangxi and genetic improvement of multiple generations.

Key words： Chinese fir； half-sib progeny； genetic characterization test； superior family； individual selection

0 引言

【研究意义】杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.） Hook.]是我国特有的速生商品材树种，其木材是优质的建筑和装饰用材，具有较高的经济及生态价值。广西是我国杉木主产区之一，杉木广泛种植于桂北、桂西北、桂东北及桂南部分地区，蓄积量居广西人工林第一位（陈代喜等，2015）。我国杉木的生产经营目标以中小径材为主，无法满足人们对大径材日益增长的需求，但目前对30年生大径材杉木半同胞子代遗传特性的研究较少。因此，测定评价杉木半同胞子代的遗传特性，筛选出遗传特性稳定的优良家系及单株，对探索大径材杉木高效培育经营体系，促进广西乃至全国林业木材战略储备基地建设具有重要意义。【前人研究进展】Klein（1995）运用最优线性预测（Best linear prediction）开展短叶松（Pinus banksiana Lamb.）多性状联合选育研究，发现树高、胸径、材积和林分密度的遗传相关持久性与林木适应性优势相关。陈代喜等（2010）详细陈述了广西杉木良种选育和基地建设中存在的问题及解决方法。曹汉洋（2011）研究表明，以材积为选择指标较以树高和胸径为选择指标更有利于筛选出遗传增益大的杉木家系。戴俊等（2012）的研究结果显示，25年生杉木半同胞子代人工林的树高、胸径和材积在家系间差异显著，从中筛选出胸径、树高和材积遗传增益较大的优良家系可作为杉木良种选育的种质材料。郑仁华等（2014）研究发现，27年生杉木优树杂交子代的树高、胸径、材积和基本密度在亲本组合间差异极显著，并通过指数方程选育出11个优良杂交母本。【本研究切入点】受市场对木材需求的影响，我国对杉木种质选育的研究对象多为中、小径材林，鲜有对林龄达30年的杉木大径材试验林进行种质评价的研究报道。【拟解决的关键问题】通过对30年生杉木半同胞子代试验林生长量的测定和分析，评选出具有生长优势的家系和单株，为进一步开展杉木育种提供更多的优良种质材料。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验地位于广西柳州市融安县西山林场（东经109°20'、北纬20°20'），海拔210～810 m，林区处于中亚热带气候带，年均温度20 ℃，年均降水量1899.6 mm，温差不明显，冬天少冰寒。林区土壤肥沃，土层厚80 cm以上，透水性能好，pH 4.6～6.6，是杉木适生区。

1. 2 试验材料

杉木半同胞家系源于西山林场初级种子园自由授粉的种子，于1982年采种、1983年育苗，并于1984年营建试验林。

1. 3 试验方法

1. 3. 1 试验设计 102个家系及对照（3个杉木混合种）分成6个组，采用随机区组设计，每组设17个家系和1个对照，5个重复，重复内每小区（共20个小区）栽植8株，经1998年间伐后现每小区保留4株。小区穴状整地，造林密度为3000株/ha，周围设1～2行保护行。对照采用广西杉木优良种源融水糠杉、油杉和西山杉木种子园混合种。试验地的立地条件和管理措施基本一致。

1. 3. 2 测定指标及方法 于2009年12月和2014年12月对试验林的胸径和树高生长情况进行每木测定，并计算单株材积及材积、树高、胸径增益、综合增益和广义遗传力。参照邓绍林（1999）、黄开勇等（2008）、范福金（2012）、蓝肖等（2012）的方法计算平均树高、平均胸径、单株材积、家系遗传力和遗传增益。

H=∑Hi/N

D2=∑Di2/N

V=0.65671×10-4×D1.769412×H1.069769

h2=1-1/F

ΔG=sh2/μ

式中，H为树高（m），D为胸径（cm），N为单元内测定胸径的株数，V为材积（m3）；h2为家系遗传力，F为方差分析中的F值；ΔG为遗传增益，s为选择差，μ为对照的均值。

1. 4 统计分析

试验数据采用Excel 2007进行统计和制图，以SPSS 19.0进行方差和相关性分析。

2 结果与分析

2. 1 30年生杉木半同胞子代试验林生长性状的变异情况

树高、胸径和材积可较好地反映林木的生长状况。从图1可看出，6个组30年生杉木半同胞子代试验林树高、胸径和材积的均值分别为14.9 m、18.2 cm和0.202 m3，在参试家系中表型变异幅度分别为13.1%～14.4%、14.8%～21.3%和36.9%～40.2%，其中，材积的表型变异最大，其次是胸径和树高。变异系数越大，家系间遗传差异越大，说明30年生杉木半同胞子代试验林具有改良和选择种质的潜力，对材积進行选择可获得较佳的选择效果。

经统计，树高、胸径和材积大于对照均值（分别为15.3 m、19.1 cm和0.216 m3）的家系分别有49、45和47个，分别占102个参试家系的48.0%、44.1%和46.1%（表1）。其中，树高≥对照均值20.0%的家系5个，胸径≥对照均值20.0%的家系13个，材积≥对照均值20.0%的家系28个，可作为进一步开展杉木遗传改良的材料。

2. 2 30年生杉木半同胞子代试验林生长性状的方差和相关性分析及遗传力和遗传增益估算

由表2可知，6个组30年生杉木半同胞子代试验林家系间的胸径、树高和材积均存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01，下同）差异；树高的广义遗传力平均值为0.594，受中等偏上的遗传控制；胸径的广义遗传力平均值为0.657，材积的广义遗传力平均值为0.650，二者受较强的遗传控制。说明30年生杉木半同胞子代试验林参试家系的优良性状遗传至子代的几率较高，可从参试家系中选择符合生产需要的优良家系，以提高林地利用率，增加林木经济效益和生态效益。

由表3可看出，25和30年生杉木半同胞子代试验林家系的树高、胸径和材积两两间及30年生杉木半同胞子代试验林家系的树高、胸径、材积与25年生杉木半同胞子代试验林的树高、胸径、材积间均呈极显著正相关，说明25年生杉木生长因子间已存在极明显的相关性，30年生杉木各生长因子间的相关性更明显，可作为杉木优良种质选育的可靠依据。

由表4可知，依照选择强度（入选率20.0%）估算，杉木家系树高的遗传增益为11.37%，最优家系遗传增益为15.19%；胸径遗传增益为16.03%，最优家系遗传增益为20.06%；材积遗传增益为35.98%，最优家系遗传增益为44.96%，变异幅度为25.99%～44.96%。与对照均值比较，树高的遗传增益为8.08%，最优家系遗传增益为10.79%；胸径的遗传增益为11.39%，最优家系遗传增益为14.25%；材积的遗传增益为25.56%，变异幅度为18.46%～31.93%。说明杉木家系的材积受遗传影响较明显，对材积进行选择可获得较高的遗传增益。

2. 3 优良种质选择

参考林木良种审定规范（GB/T 14071—1993），以30年生杉木家系的材积增益大于或等于对照15.0%为基本条件，通过对其3个生长因子分析得出：树高、胸径和材积的增益权重分别为0.2、0.4和0.4，依此选出综合增益大于对照均值（综合增益14.97%）30.0%的优良家系20个（约占家系总数的20.0%）（表5），其树高、胸径和材积遗传增益的变异系数分别为9.33%～25.30%、12.54%～53.42%和66.23%～164.74%，并从中选出综合增益大于对照均值80.0%的优良单株38个（表6），其生长优势明显，树高、胸径和材积均值分别为20.8 m、32.9 cm和0.597 m3，可作为杉木优良种质材料推广使用。

3 讨论

本研究结果显示，30年生杉木半同胞子代的树高、胸径和材积在家系间存在显著差异，树高、胸径和材积两两间均呈极显著正相关，与黄寿先等（2004）、戴俊等（2017）的研究结果一致。本研究中，参试杉木家系树高、胸径和材积的表型变异幅度分别为13.1%～14.4%、14.8%～21.3%和36.9%～40.2%，其中材积的变异系数最大，较树高和胸径更利于筛选出遗传增益大的家系，与曹汉洋（2011）的研究结果一致；树高的广义遗传力均值为0.594，受中等偏上的遗传控制；胸径的广义遗传力均值为0.657，材积的广义遗传力均值为0.650，均受较强的遗传控制，与孟庆银（2012）、程琳等（2014）的研究结果相同，说明胸径、树高和材积在杉木家系间均具有较好的育种潜力和选育效果。一般来说，林龄越大，生长因子间相关系数就越大，选优的准确度就越高，选育出的优良家系和单株可作为营造高世代种子园的种质材料（李魁鹏等，2017）。本研究中30年生杉木胸徑、树高和材积间的相关性高于25年生各生长因子间的相关性，表明30年生杉木生长性状间相关系数最高，对其进行选优的效果更可靠。

本研究结果表明，在102个参试杉木家系中，树高、胸径和材积大于对照均值的家系数分别有49、45和47个，分别占参试家系总数的48.0%、44.1%和46.1%；以选择强度（入选率为20.0%）估算杉木家系树高的遗传增益为11.37%，胸径的遗传增益为16.03%，材积的遗传增益为35.98%，大于与对照均值比较估算的遗传增益；综合增益大于对照均值80.0%的38个优良单株生长优势明显，其树高、胸径和材积均值分别为20.8 m、32.9 cm和0.597 m3；在综合增益均大于对照均值30.0%的20个家系中，树高遗传增益的变异幅度为9.33%～25.30%，胸径的遗传增益变异幅度为12.54%～53.42%，材积的遗传增益变异幅度为66.23%～164.74%。选择的20个优良家系和38个优良单株生长性状优势显著，具有较大的遗传改良潜力，可为杉木良种选育打下坚实的物质基础。

4 结论

30年生杉木半同胞子代人工林的胸径、树高和材积均受中等偏上的遗传控制，且在家系间存在显著差异，两两间均呈极显著正相关，遗传稳定性和选择可靠性高，有利于杉木良种选育；选择的20个优良家系和38个优良单株可作为广西杉木高世代种子园营建和多世代遗传改良材料。

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（责任编辑 思利华）