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钟花樱桃遗传变异及优良家系选择

2020-06-10严德卿余建国夏淑芳余士香李国庆詹伟良严春风魏文博

浙江林业科技 2020年1期
关键词:树高龙游遗传力

严德卿 ,余建国,夏淑芳,余士香,李国庆,詹伟良,严春风,魏文博,徐 梁

(1.衢州市柯城区九华乡林业站,浙江 柯城 324028;2.龙游县林场,浙江 龙游 324400;3.浙江省林业科学研究院,浙江 杭州 310023;4.浙江省开化县林业局,浙江 开化 324300;5.安吉县自然资源和规划局,浙江 安吉 313300;6.宁波市海曙区林特产业技术管理服务站,浙江 宁波 315100;7.无锡市锡惠园林景观有限公司,江苏 无锡 214000)

樱花Cerasussp.,蔷薇科Rosaceae 樱属Cerasus落叶树种,目前收录品种有500 多个[1],因其株型优美、花色艳丽,被广泛应用于公园、学校、街道、庭院等绿地中,成为早春主要观赏花木之一,但多数应用以日本选育的樱花品种为主,而对本地乡土樱花品种的开发利用很少[2-4]。樱属植物全世界约有150 种,中国樱属种质资源达50 余种[5],因种质资源丰富、形态变异大、花色丰富,开发潜力巨大。

钟花樱桃Cerasus campanulata又名福建山樱花、绯寒樱等,产浙江、福建、台湾、广东、广西,生于海拔100~600 m 山谷林中及林缘,日本、越南也有分布,模式标本采自福建[6]。其萼筒钟状,花瓣粉红色[7-9]。近年来,为开发利用钟花樱桃,分别开展了有关种子繁育[10-14]、野生移栽[15]、扦插繁殖[16-17]、组织培养[18-20]、容器育苗[21-23]以及种源的遗传多样性[24]等研究,但对其优良家系选择方面的研究较少。本研究以钟花樱桃62 个家系经6 a 种植为试验材料,对其胸径和树高生长性状测定分析,并以胸径和树高为选育目标进行优良家系选择,为钟花樱桃的育种策略制定和生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

龙游试验点位于浙江省衢州市龙游县林场(以下简称龙游),29.031° N,119.205° E,属亚热带季风气候区,温暖湿润,年平均气温17.1℃,年平均降水量1 602.6 mm,年日照时间1 761.9 h,全年无霜期257 d,海拔65 m,地势平缓,土壤为酸性红壤。开化试验点位于开化县林场(以下简称开化),29.107° N,118.352° E,属亚热带季风气候区,温暖湿润,年平均气温16.4℃,年平均降水量1 814.0 mm,年日照时间1 712.5 h,无霜期252 d,海拔319 m,地势平缓,土壤为酸性红壤。

1.2 研究材料

2013 年4-5 月在福建省钟花樱桃分布较多的10 个县(市区)进行种实采集,选择正常生长胸径为15~ 20 cm 的钟花樱桃成熟果实,共收集到62 个家系(见表1)。对采收的种子进行选洗、阴干,再进行沙藏、2~ 4℃冷库冷藏催芽后于7-8 月播种,于2014 年1 月冬季造林,分别种植于龙游县林场和开化县林场两个试验点,采用完全随机区组设计,每个家系4 株单列小区,3 次重复,株行距2 m×3 m,两个试验点所有抚育措施一致。

表1 钟花樱桃62 个参试家系Table 1 The collected and tested families of C.campanulata

1.3 生长量测定方法

于2019 年12 月进行全林生长量调查。利用测高杆测定每木树高、测径尺测定每木胸径,记录测定数据并计算每个家系的平均树高和平均胸径,树高读数精确至0.1 m,胸径读数精确至0.1 cm。

1.4 统计分析方法

初始数据用Excel 统计,用SPSS22.0 软件进行表型变异和方差分析,遗传力和育种值用ASReml 软件分析。试验点单点方差分析线性模型为:

式中,Yijk为第i个重复第j个家系第k个单株的表型观测值,µ为平均值,Bi为第i个重复的效应值,Fj为第j个家系的效应值,BFij为第i个重复第j个家系的效应值,Eijk为随机误差。

单株狭义遗传力的计算公式为:

式中,Yijkl表示第i个地点内第j个家系第k个重复第l个表型观测值,µ为平均值,Si为第i个地点的效应值,Fj表示第j个家系的效应值,SFij表示第i个地点第j个家系的效应值,BFijk表示第i个地点第j个家系第k个重复的效应值,Eijkl为随机误差。

两地点联合方差分析的单株狭义遗传力计算公式为:

每个家系性状育种值的估算公式为:

式中,为预测的家系育种值,为第i个家系的遗传力,yi为第i个家系的平均观测值,为群体平均值的估计值。

2 结果分析

2.1 不同家系钟花樱桃生长性状表型差异分析

将变异系数作为稳定性考察指标,对两个试验林的62 个钟花樱桃参试家系生长性状指标进行统计,结果见表2。由表2 可知,62 个家系的树高和胸径变异系数范围在开化分别为8.20%~ 27.34%和8.90%~ 36.10%,平均变异系数分别为18.63%和22.81%;在龙游分别为6.93%~ 25.44%和10.39%~ 31.77%,平均变异系数为16.23%、21.74%。其中,62 个家系的树高和胸径在开化分别为3.1~ 10.3 m 和2.71~ 9.71 cm,其平均值分别为6.25 m 和5.93 cm;在龙游分别为3.5~ 10.5 m 和2.71~ 11.71 cm,其平均值分别为6.85 m 和6.57 cm。生长性状在各家系间表型变异系数较大,为选优提供了基础。另外,各家系间树高变异系数小于胸径的变异系数。

龙游试验点的树高和胸径生长均值均高于开化试验点,说明龙游试验点更适宜参试材料的生长,这可能与龙游试验点良好的土壤、平整的地形等环境条件有关。

表2 不同家系钟花樱桃生长性状表型差异Table 2 Growth traits of different families of C.campanulata

2.2 不同地点钟花樱桃生长性状方差分析

开化和龙游两个试验点生长性状方差分析结果表明(表3),树高和胸径2 个生长性状在重复、家系、重复×家系间均存在极显著差异(P<0.01)。说明各性状在家系间存在丰富的遗传变异,环境的差异也对生长性状产生了极显著影响。表明钟花樱桃受遗传因素和环境因素的共同作用是造成家系间差异的主要因素。在方差分析的基础上,对各参试家系生长性状进行单株狭义遗传力估算,结果表明,6 年生钟花樱桃在开化、龙游两个试验点树高的单株狭义遗传力分别为0.333,0.337;胸径的单株狭义遗传力分别为0.466,0.303。说明生长性状在家系水平上受到中等强度的遗传控制,早期选择能获得较高的遗传增益。

表3 不同家系钟花樱桃生长性状方差分析及遗传力估算Table 3 ANOVA on growth traits and estimation of heritability of different families of C.campanulata

2.3 多点生长性状联合方差分析

表4 6 年生钟花樱桃家系生长性状多点联合方差分析Table 4 ANOVA on growth traits of 6-year families of C.campanulataplanted at different places

由表4 可知,2 个试验点参试家系的树高和胸径在家系、地点、家系×地点、重复×家系间均存在极显著差异(P<0.01)。由此说明,家系间存在真实的遗传差异。各参试家系的生长除受本身遗传因素影响外,环境条件对生长也起着较大的影响,因此必须适地适家系进行推广应用。

2.4 钟花樱桃育种值预测及优良家系选择

使用ASReml 软件的最佳线性无偏预测(Best Linear Unbiased Prediction)方法进行家系育种值的预测,进而根据育种值的相对排名来进行家系水平上的优良家系选择。

2.4.1 开化试验点的育种值及优良家系选择 开化试验点胸径和树高2 个生长性状的各参试家系育种值预测的排名如表5。综合考虑胸径和树高两个生长性状的家系育种值由大到小排名顺序,确定SY2,SY8,ZP28,SY6,SH41 和YP14 六个家系的胸径和树高家系育种值预测高于其余参试家系,可以初步确定为在开化地区生长表现优异的优良家系,其胸径均值分别为7.45 cm,7.20 cm,6.96 cm,6.96 cm,6.23 cm 和6.14 cm,平均胸径为5.93 cm;树高均值分别为8.06 m,7.67 m,6.98 m,6.87 m,6.70 m 和6.69 m,平均树高为6.25 m。

2.4.2 龙游试验点的育种值及优良家系选择 家系水平上的胸径和树高家系育种值如表6。由表6 可知,JL15,JL20,SY2,WP59,YP14 和JL17 六个参试家系的胸径和树高家系育种值排名居前,可以初步确定为在龙游地区生长表现优异的优良家系,其胸径均值分别为7.89 cm,7.86 cm,7.61 cm,7.30 cm,7.10 cm 和6.89 cm,平均胸径为6.57 cm;树高均值分别为7.24 m,7.79 m,8.04 m,7.26 m,7.18 m 和7.74 m,平均树高为6.85 m。

2.4.3 钟花樱桃优良家系综合选择 从表7 可以看出,开化和龙游钟花樱桃的树高、胸径生长表现及性状育种值。钟花樱桃因花色丰富多彩、树形优美,是重要的南方园林绿化树种,所以胸径选育有很大的实际意义,从两个试验点家系的胸径生长育种值预测分析,可以看出排名居前的6 个优良家系SY2,ZP28,SY7,SY6,SH41和YP14 同时入选两地的优良家系,而两地其余中选优良家系则各不相同。

表5 开化试验点各参试家系胸径、树高性状育种值预测Table 5 Prediction of breeding value by growth traits of different families planted in Kaihua

表6 龙游试验点各参试家系胸径、树高性状育种值预测Table 6 Prediction of breeding value by growth traits of different families planted in in Longyou

表6(续)

表7 6 年生钟花樱桃优良家系选择Table 6 Selection of excellent families from 6-year C.campanulataplanted in in Longyou and Kaihua

3 结论与讨论

试验结果表明,钟花樱桃在开化和龙游两个试验点均生长良好。6 年生家系间树高和胸径的变异系数均较大,树高和胸径变异系数在开化分别为8.20%~ 27.34%和8.90%~ 36.10%,在龙游分别为6.93%~ 25.44%和10.39%~ 31.77%。6 年生家系的树高和胸径在开化分别为3.1~ 10.3 m 和2.71~ 9.71 cm,在龙游分别为3.5~ 10.5 m 和2.71~ 11.71 cm。参试家系间受遗传因素和环境因素的显著影响,生长性状在家系、地点、家系×地点、重复×家系均存在极显著差异(P<0.01)。供试材料生长性状在家系水平上受到中等强度的遗传控制,在开化、龙游两个试验点树高的单株狭义遗传力分别为0.333 和0.337,胸径的单株狭义遗传力分别为0.466 和0.303,早期选择能获得较高的遗传增益。从两个试验点家系的胸径生长育种值预测选出同时入选两地到6 个优良家系SY2,ZP28,SY7,SY6,SH41 和YP14。

钟花樱桃因花色丰富多彩、树形优美,是园林绿化配景不可多得的乡土树种。市场上多以胸径大小来确定其经济价值,因此以胸径作为家系水平上选优具有一定的实际意义。在进行林木良种选育时,通过育种值的正确估算对于家系选育尤其重要,它将环境因素剔除,以遗传效应为主,选择合适的预测方法可提升选育效率[25-27],从而选出不同培育目标的优良家系。本试验选择出的6 个优良家系为浙江省钟花樱示范基地建设提供了材料,但试验林的林龄仅为6 年生,尚处于幼龄林阶段,应继续对试验林进行生长量调查及材性测定,开展中期及晚期选择,还应对入选优良家系进行观赏性状、开花物候期观测,从而筛选速生、观赏性强、物候期较一致的优良家系。

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