廣西田林種源紅椿優樹子代苗的早期選擇

李付伸, 韋秀媚, 彭雪迪, 王勁松, 姚國瓊, 黃志玲

(1.廣西國有維都林場,廣西 來賓 546100;2.廣西壯族自治區林業科學研究院,廣西 南寧 530002)

紅椿(ToonaciliateRoem.)別名紅楝子,為楝科(Meliaceae)香椿屬落葉大喬木,有“中國桃花心木”之美譽,1991年被列為第1批國家Ⅱ級保護瀕危物種[1-2]。紅椿是熱帶、亞熱帶地區珍貴速生用材樹種,其木紋美麗、材性優良、細密堅韌且不易變形,是家具、車船制造及室內裝飾用材的上等木材。紅椿主要分布于我國華東、華南、華中以及西南地區[3],其中廣西紅椿集中在桂西北地區,垂直分布于海拔300～900 m之間,以田林縣、隆林縣、西林縣及貴港市的天然資源最為豐富。紅椿自然資源現存稀少、種群規模小,易造成近交衰退,且人為干擾使其生境遭到嚴重破壞[4]。

苗期選擇是良種選育的基礎,我國紅椿種子成熟期分別在6—7月和10—11月,其中云南、廣西和貴州分布區的種子成熟期在6—7月,四川、湖北、福建及海南等分布區的種子成熟期在10—11月。根據紅椿分布區的氣候特征及立地條件開展不同種源及家系試驗,對各分布區紅椿優良種源及家系的選擇具有重要意義。部分學者研究了四川、湖北、湖南和江西等分布區不同種源及家系的紅椿苗木苗高、地徑及葉片等生長性狀,結果表明,紅椿苗高與地徑的遺傳力均較大,且苗高遺傳力大于地徑遺傳力,說明苗高和地徑可作為紅椿苗期選擇的指標[5-11]。當前,有關廣西分布區紅椿苗期優良家系的早期選擇尚未見報道。因此,本研究以廣西田林縣20個紅椿優樹子代苗為試驗材料,研究紅椿苗高、地徑等生長性狀的遺傳變異,以期為廣西紅椿良種選育以及遺傳改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2019年6月底至7月初,在廣西田林縣采用優勢木對比法選擇20株干形通直、生長健壯且無病蟲害的紅椿優樹并采集種子,采種優樹具體生長狀況見表1。采集棕褐色且未開裂的蒴果,攤開陰晾至果實開裂,種子隨采隨播。采用質量分數為0.3%的KMnO4溶液浸種15 min后用清水洗凈,置于高25 cm、寬100 cm的濕沙床催芽。

1.2 試驗地概況

試驗地位于廣西來賓市維都林場雅江分場(109°32′E, 23°85′N),屬亞熱帶季風氣候,年均氣溫20.7 ℃,年均日照時數1 750.4 h,全年無霜期達327 d,年均降雨量1 370.9 mm,年均蒸發量1 711.6 mm。圃地海拔70 m,為排水良好、背風向陽、肥力中等的平緩地。

1.3 試驗方法

2019年8月中旬,待芽苗長至5 cm時進行移栽,育苗基質為100%黃心土,容器規格12 cm×14 cm。按隨機區組設計,3次重復,每個處理30株。苗木按照常規的淋水、除草及病蟲害管理,每隔10 d淋施1次0.5%(質量分數)的復合肥水溶液。2019年9月、10月及11月的中旬對20個紅椿家系進行每木檢尺,采用鋼卷尺測量苗高、電顯卡尺測量地徑。

1.4 統計與分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0統計軟件進行數據處理與分析。

家系遺傳力:h2=(MSv-MSt)/MSv;遺傳變異系數:CV/%=(S/X)×100;遺傳增益:△G/%=(h2Si/X)×100。式中,MSv為處理間均方,MSt為處理內均方,S為標準差,X為某一性狀的群體平均值,h2為性狀的遺傳力,Si為家系選擇差[12-13]。

2 結果與分析

2.1 紅椿優樹子代苗生長性狀分析

對20個紅椿優樹子代苗的苗高和地徑進行方差分析(表2)。由表2可見,不同苗齡紅椿優樹子代苗苗高和地徑在家系間差異均達極顯著水平(P<0.01),表明家系間的變異較大,可對不同苗齡家系間的苗高、地徑進行多重比較。

表2 不同苗齡紅椿優樹子代苗生長性狀的方差分析1)Table 2 Variance analysis on growth of T.ciliata elite tree progenies with different ages

由表3可知,20個紅椿優樹子代苗1、2和3月齡的苗高分別為4.6～9.5 cm、8.9～18.9 cm和21.1～42.1 cm,地徑分別為0.73～1.41 mm、1.50～3.26 mm和3.22～6.11 mm。其中,1月齡苗高生長排名前4的家系為:TL-5>TL-14>TL-15>TL-6,地徑生長為:TL-16>TL-15>TL-6>TL-2;2月齡苗高生長排名前4的家系為:TL-16>TL-14>TL-5>TL-15,地徑生長為:TL-16>TL-6>TL-15>TL-2;3月齡苗高生長排名前4的家系為:TL-16>TL-2>TL-15>TL-14,地徑生長為:TL-16>TL-2>TL-6>TL-15。由此可見,不同苗齡TL-2、TL-6、TL-14、TL-15和TL-16家系的苗高及地徑生長均較好。不同家系1月齡與2月齡間的苗高凈生長量為3.0～10.5 cm,地徑凈生長量為0.46～1.86 mm,該階段為紅椿苗木的生長初期,生長較為緩慢;2月齡與3月齡間的苗高凈生長量為12.2～25.4 cm,地徑凈生長量為1.38～2.84 mm,此期間苗木生長快速,凈生長量較大,該階段為紅椿苗木的速生期。由表3還可見,TL-5家系1月齡苗高最大,與TL-14、TL-15、TL-6和TL-16家系差異不顯著,但顯著高于其他15個家系;TL-16家系地徑最大,與TL-15家系差異不顯著,但顯著高于其他18個家系。TL-16家系2月齡苗高最大,與TL-14家系差異不顯著,但顯著高于其他18個家系;TL-16家系地徑最大,且顯著高于其他19個家系。TL-16家系3月齡苗高、地徑均最大,且地徑顯著高于其他19個家系?？傮w來看,3月齡紅椿優樹子代苗不同家系間苗木生長分化更大。

表3 不同苗齡紅椿優樹子代苗生長性狀比較1)Table 3 Comparison of seedling growth of T.ciliata elite tree progenies with different ages

2.2 紅椿優樹子代苗生長變異分析

遺傳力是衡量苗木生長性狀遺傳能力穩定性的重要指標,以遺傳力較大的性狀為指標進行選擇,有望獲得較大的遺傳增益[14]。對3月齡紅椿苗木生長量進行遺傳參數評估發現,20個家系苗高與地徑的遺傳力(分別為0.929、0.845)均較大,且苗高的家系遺傳力大于地徑,表明苗高受遺傳因素制約的程度比地徑高。紅椿優樹子代苗苗高及地徑生長變異見表4。由表4可知,20個家系苗高均值在21.1～42.1 cm之間,平均苗高為28.3 cm,其中8個家系的苗高超過平均值,占家系總數的40%;不同家系地徑均值在3.22～6.11 mm之間,平均地徑為3.99 mm,其中9個家系的地徑超過平均值,占家系總數的45%。20個家系苗高變幅為14.0～80.4 cm,變異系數為18.03%～42.61%;地徑變幅為1.46～11.52 mm,變異系數為25.71%～51.05%。苗高、地徑的變異系數均大于15%,表明不同家系的苗高與地徑均存在豐富的遺傳變異。其中,TL-16家系苗高和地徑的均值及遺傳增益均最大,苗高(42.1 cm)為平均苗高的1.49倍,地徑(6.11 mm)為平均地徑的1.53倍,苗高和地徑遺傳增益分別為45.30%和44.90%,優于其他19個家系。

表4 紅椿優樹子代苗苗高及地徑生長變異Table 4 Growth variation in height and ground diameter of T.ciliata elite tree progenies

2.3 紅椿優樹子代苗優良家系的選擇

對3月齡紅椿子代苗生長量進行聚類分析,結果見圖1。由圖1可知,不同家系可分為6大類,Ⅰ類家系4個:TL-16、TL-2、TL-15、TL-14;Ⅱ類家系4個:TL-6、TL-5、TL-1、TL-7;Ⅲ類家系3個:TL-18、TL-19、TL-4;Ⅳ類家系4個:TL-17、TL-10、TL-20、TL-3;Ⅴ類家系4個:TL-13、TL-9、TL-12、TL-8;Ⅵ類1個,為TL-11。其中Ⅰ、Ⅱ類家系苗高和地徑的遺傳增益均為正值,其余4類家系除TL-18的地徑遺傳增益為正值外,其他家系均為負值。

圖1 紅椿優樹子代苗生長聚類分析Figure 1 Cluster analysis in seedling growth of T.ciliata elite tree progenies

紅椿苗高家系遺傳力(0.929)大于地徑家系遺傳力(0.845),優良家系的選擇按苗高為主、地徑為輔的原則進行,苗高生長表現為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ。以20%的入選率選取,4個Ⅰ類家系均為優良家系,苗高分別為42.1、39.0、36.9和35.8 cm,平均苗高為38.5 cm,苗高遺傳增益分別為45.30%、35.12%、28.23%和24.62%,平均遺傳增益為33.32%;地徑分別為6.11、5.08、4.53和4.09 mm,平均地徑為4.95 mm,地徑遺傳增益分別為44.90%、23.08%、11.44%和2.12%,平均遺傳增益為20.39%。從表3可以看出,入選的4個家系苗高、地徑生長總體上高于其他16個家系,且苗高與地徑的遺傳增益均較大。

3 討論與結論

本研究對20個廣西單一種源的紅椿種質開展子代苗早期選擇,結果表明,1、2和3月齡紅椿優樹子代苗苗高和地徑在家系間差異均達極顯著水平;3月齡優樹子代苗苗高在14.0～80.4 cm之間,地徑在1.46～11.52 mm之間。肖興翠等[15]在四川省進行40個紅椿與毛紅椿家系苗期選擇發現,1年生家系苗苗高在10.2～35.5 cm之間、地徑在3.08～4.94 mm之間;李培等[16]探討了不同種源紅椿1年生苗期生長節律發現,廣西隆林、田林種源的速生期短,但速生期的凈生長量大,說明廣西紅椿苗木具有培育周期短、生長快且分化較大等特點。因此,3月齡紅椿苗木生長指標可作為紅椿苗期優良家系的選擇依據。

本研究表明,20個紅椿家系的平均苗高、地徑分別為28.3 cm、3.99 mm,家系遺傳力分別為0.929、0.845,表明苗高受遺傳控制高于地徑,可作為紅椿苗期優良家系選擇的主導因子。紅椿家系苗高與地徑的變異系數分別在18.03%～42.61%、25.71%～51.05%之間,說明這20個家系間存在豐富的遺傳變異,遺傳改良的選擇空間較大。通過聚類分析,將20個紅椿家系分為6大類(Ⅰ～Ⅵ),其苗高生長量依次為:Ⅰ(4個)>Ⅱ(4個)>Ⅲ(3個)>Ⅳ(4個)>Ⅴ(4個)>Ⅵ(1個)。以20%的入選率選出4個優良家系,為Ⅰ類家系的TL-16、TL-2、TL-15和TL-14。4個優良家系的平均苗高和地徑分別為38.5 cm、4.95 mm,苗高與地徑的平均遺傳增益分別為33.32%、20.39%,具有非常明顯的生長優勢,可為后續的良種選育提供依據。對照采種優樹生長狀況表,入選的4個優良家系與優樹的生長表現沒有明顯的關系,優良家系的生長表現也有待在子代測定林的持續研究觀測中加以驗證。