馬尾松二代育種親本選擇及種子園交配系統(tǒng)研究.pdf

1、馬尾松（Pinus. massoniana）分布廣，生長(zhǎng)快，耐干旱瘠薄，是我國(guó)南方山地主要針葉造林樹種之一，廣泛用于制漿造紙、建筑用材、采脂等，支撐著我國(guó)眾多的造紙、木材加工、林產(chǎn)化工等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。本文利用已達(dá)1/2輪伐期的巢式交配設(shè)計(jì)的雙親控制授粉家系遺傳測(cè)定林，進(jìn)一步揭示了生長(zhǎng)、形質(zhì)和材性性狀所受的遺傳控制方式，并為增補(bǔ)二代核心育種親本篩選了一批速生優(yōu)質(zhì)的雜交組合和個(gè)體；其次，利用現(xiàn)有二代育種群體及創(chuàng)制的三代育種新種質(zhì)，揭示了二代育種

2、親本生長(zhǎng)、開花結(jié)實(shí)特性及與其遺傳背景的相關(guān)性，探索了三代新種質(zhì)苗期生長(zhǎng)所受遺傳控制式樣，以為二代種子園建園親本選擇和強(qiáng)雜種優(yōu)勢(shì)新種質(zhì)創(chuàng)制的二代親本選配提供理論依據(jù)和指導(dǎo)；第三，針對(duì)國(guó)內(nèi)較早建立且已進(jìn)入正常開花結(jié)實(shí)期的二代無(wú)性系種子園，研究和揭示了親本無(wú)性系生長(zhǎng)、分枝及開花結(jié)實(shí)的遺傳變異規(guī)律，了解了二代種子園遺傳交配系統(tǒng)及遺傳多樣性狀況，探索了無(wú)性系開花結(jié)實(shí)與種子園交配系統(tǒng)和遺傳多樣性的相關(guān)性，以期為馬尾松二代種子園營(yíng)建和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的遺傳經(jīng)

3、營(yíng)管理提供重要的科學(xué)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1、利用12年生的馬尾松巢式交配設(shè)計(jì)的遺傳測(cè)定林材料研究表明，除樹干通直度外，不同雜交組合間、父本間以及相同父本不同母本間的生長(zhǎng)與木材基本密度等存在顯著的遺傳差異。胸徑、樹高和單株材積及樹干圓滿度同時(shí)受到父本和母本效應(yīng)的影響，且兩者效應(yīng)差異較小，而木材基本密度則主要受母本效應(yīng)的影響，其母本效應(yīng)是父本效應(yīng)的1.56倍。馬尾松胸徑和木材基本密度以加性效應(yīng)控制為主，顯性效應(yīng)次之，而樹

4、高、單株材積和樹干圓滿度幾乎完全由加性效應(yīng)控制，可依據(jù)親本表現(xiàn)對(duì)其子代進(jìn)行預(yù)測(cè)。比較分析發(fā)現(xiàn)，不同雜交組合和父本無(wú)性系其生長(zhǎng)與木材基本密度的相關(guān)性較小，速生的雜交組合和父本無(wú)性系并不一定具有較低木材基本密度。各雜交組合生長(zhǎng)表現(xiàn)與父本無(wú)性系GCA之間相關(guān)性不明顯，但選配GCA高的父本無(wú)性系將會(huì)提高獲得優(yōu)良組合的機(jī)率。以干物質(zhì)積累量和胸徑等為選擇指標(biāo)，分別選出紙漿纖維材和鋸材各10個(gè)優(yōu)良雜交組合，及17個(gè)和13個(gè)優(yōu)良單株（即二代育種親本）。

5、
　　2、51個(gè)馬尾松二代育種親本無(wú)性系，7年樹齡平均樹高、胸徑和材積分別為5.53 m，9.05 cm和0.021 m3，馬尾松二代育種親本生長(zhǎng)性狀總體上優(yōu)良，但生長(zhǎng)性狀在親本無(wú)性系之間存在顯著差異，表明二代育種群體具有豐富的遺傳變異。對(duì)進(jìn)入開花結(jié)實(shí)盛期的39個(gè)無(wú)性系調(diào)查發(fā)現(xiàn)，開花、結(jié)實(shí)等生殖性狀在不同親本無(wú)性系之間的變異程度高于生長(zhǎng)性狀。基于主要生長(zhǎng)和生殖性狀，將39個(gè)親本無(wú)性系聚在4個(gè)類群，不同類群存在顯著性狀差異。類群1生

6、長(zhǎng)性狀總體較優(yōu)，雌球花、球果量也較多。類群2生長(zhǎng)性狀總體較差，開花、球果量也較少。類群3生長(zhǎng)性狀較優(yōu)、雄球花數(shù)量較多，但雌球花、球果數(shù)量較少。類群4生長(zhǎng)性狀總體較差，但雌球花、球果數(shù)多。無(wú)性系的雌球花、球果數(shù)與生長(zhǎng)量呈弱度負(fù)相關(guān)。39個(gè)親本無(wú)性系中，共選出28個(gè)生長(zhǎng)、生殖性狀較為均衡（生長(zhǎng)量、開花結(jié)實(shí)量均在中等或中等以上）的無(wú)性系，可將這些無(wú)性系作為候選優(yōu)良親本，結(jié)合親本配合力的測(cè)評(píng)，從中選擇優(yōu)良的雜交親本及二代種子園的建園材料。

7、>　　3、15個(gè)ISSR標(biāo)記在36個(gè)二代親本無(wú)性系中檢測(cè)到，Nei’s基因多樣度（h）為0.328，Shannon信息多樣性指數(shù)（I）為0.476，親本間分子遺傳距離的范圍是0.24～0.82，平均為0.414，在分子水平上證明馬尾松二代育種群體遺傳多樣性較高，具有較好的高世代遺傳改良潛力?；贜ei’s無(wú)偏遺傳距離進(jìn)行UPGMA聚類，36個(gè)無(wú)性系中的35個(gè)聚在5個(gè)類群內(nèi)，聚類結(jié)果與馬尾松二代親本的遺傳背景、系譜關(guān)系及產(chǎn)地緯度部分吻合。

8、綜合認(rèn)為，在兼顧親本配合力測(cè)定和遺傳背景的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選配來(lái)自不同聚類類群且在一定遺傳距離范圍內(nèi)（0.264～0.529）的分子遺傳距離較大的雜交親本，將更利于提高子代的生長(zhǎng)表現(xiàn)和雜種優(yōu)勢(shì)程度。
　　4、基于二代育種親本創(chuàng)制的6×6半雙列交配設(shè)計(jì)三代育種新種質(zhì)的配合力分析表明，除苗高線性生長(zhǎng)期（LGD）外，苗高、地徑、苗高最大生長(zhǎng)速率（MGR）、線性生長(zhǎng)量（TLG）和線性生長(zhǎng)速率（LGR）的GCA和SCA均差異顯著或極顯著，苗高、

9、MGR、LGD和LGR以顯性基因效應(yīng)控制為主，加性基因效應(yīng)次之，地徑幾乎完全由顯性基因效應(yīng)控制，而TLG受加性基因效應(yīng)控制略大，可能與試驗(yàn)親本經(jīng)過(guò)GCA間接選擇有關(guān)。與親本經(jīng)GCA初步測(cè)定的二代種質(zhì)研究結(jié)果相比，馬尾松三代種質(zhì)苗木生長(zhǎng)性狀所受遺傳控制式樣變化較小，只是其SCA效應(yīng)有了明顯提高。在馬尾松二代親本選配中，應(yīng)加強(qiáng)親本間特殊配合能力的篩選，以創(chuàng)制優(yōu)良的雜交組合。
　　5、對(duì)于截干矮化馬尾松二代無(wú)性系種子園，其雌、雄球花量及

10、球果數(shù)在無(wú)性系內(nèi)分株間差異不顯著，但在無(wú)性系間均達(dá)極顯著水平，其遺傳變異系數(shù)變化在37.85％～53.50%，無(wú)性系重復(fù)力皆在0.71以上。根據(jù)開花結(jié)實(shí)的調(diào)查結(jié)果，種子園無(wú)性系主要聚為雌多雄少（偏雌）、雄多雌少（偏雄）、雌雄均多（偏中）和雌雄均少（偏少）4種類型，其分別占總無(wú)性系的25.00%、29.55%、38.64%和6.82%，種子園中20%的高產(chǎn)無(wú)性系提供了開花結(jié)實(shí)總量的41.27%～49.15%。相關(guān)分析結(jié)果認(rèn)為，理想的截干矮

11、化馬尾松二代高產(chǎn)無(wú)性系母樹的主要形態(tài)特征為：冠幅寬、分枝長(zhǎng)、分枝角大、樹冠寬卵圓形或圓球形。在種實(shí)性狀上，除種子千粒重外，球果大小和出籽性狀在母樹樹冠陰面與陽(yáng)面間差異極顯著，且均以樹冠陽(yáng)面高于陰面，說(shuō)明充足的光照有利于提高種子園種子產(chǎn)量。
　　6、12對(duì)SSR引物在馬尾松二代無(wú)性系種子園中檢測(cè)到，親本和子代群體的總平均觀測(cè)雜合度（Ho）、期望雜合度（He）及多態(tài)信息含量（PIC）分別為0.402、0.446和0.399。平均每個(gè)采

12、種母樹與22個(gè)父本產(chǎn)生子代。在自由授粉狀態(tài)下，馬尾松二代種子園自交率為1.56%，自交現(xiàn)象很弱，其交配方式以異交為主。絕大多數(shù)親本的雄性繁殖適合度在1.00%～3.00%之間，平均為2.00%，形成6.4個(gè)后代。馬尾松有效花粉的散布距離符合正態(tài)分布，其主要散布距離集中在0～90 m，而檢測(cè)到的最大散布距離為185 m。種子園花粉污染率較低，僅為4.06%?？傮w上，樹冠南面子代親本交配距離較北面有增加的趨勢(shì)，但樹冠南、北面子代父本組成數(shù)并

13、未表現(xiàn)某一明顯的規(guī)律。
　　7、馬尾松二代種子園子代群體包含了親本群體的所有等位基因，子代與親本具有同樣高的遺傳多樣性，子代群體的F為0.046，純合子過(guò)剩的現(xiàn)象不明顯；樹冠北面子代遺傳多樣性并未因其雌、雄球花量較樹冠南面的減少而有明顯的降低；雌雄均衡型和偏雌型植株子代遺傳多樣性基本相當(dāng)，以偏雌型植株子代略大，兩者F均趨于零，基本符合哈溫平衡；種子園多位點(diǎn)異交率為1.097，異交率較高，親本的近交現(xiàn)象不顯著（tm-ts=-0.03