白蠟屬種間雜交種F1的種子性狀變異分析

郭睿達，曾凡鎖，詹亞光*，李淑娟耿慧杰，張桂芹，姚盛智，徐云剛

（1.東北林業大學生命科學院，哈爾濱150040;2.東北林業大學林學院，哈爾濱150040;3.黑龍江省帶嶺林業科學研究所，黑龍江伊春 153000）

近年來，在林木雜交育種的策略上有很大的發 展。在林木雜交育種的早期都用種內隨機遇到的、未經選擇的個體作雜交親本，而研究的主體是對F1的選擇，這種策略可稱為CS（Cross和Selection）二階段育種程序。近30 a的林木遺傳研究發現，種內變異在多水平上，即在產地間、群體間、個體間和個體內廣泛存在，學者們開始修改雜交育種策略，以便把群體間和群體內基因型的變異都用于雜交親本選擇，從而使雜交育種進入了SCS（Selec－tion、Cross和Selection）三階段育種時代。后來，為了使育種策略由一次性短周期育種研究向以輪回選擇為基礎的多世代長期改良方向發展，育種學家提出了在兩個雜交用親本種中先進行配合力測定和改良，再用高配合力基因型作種內和種間雜交親本的育種策略，可稱作 BSCS（Breeding、Selection、Cross 和 Selection）四階段育種程序［1－2］。

為了更科學地選擇、選配雜交親本，提高育種的預見性，近年來，重視加強了遺傳規律的研究，以了解親屬之間的關系。分子標記技術的發展也為雜交育種這一古老的方法注入了新的活力［3－4］。

許多白蠟屬內的樹種都具有十分優良的生物性狀。例如:水曲柳是優質木材，木材硬度強，用途廣泛，耐寒耐鹽堿，抗蟲能力強，經濟價值較高等;絨毛白蠟繁殖容易，適應性強，耐鹽堿，耐瘠薄，耐修剪，耐水濕，抗病蟲害，抗有毒氣體，樹形美觀，是城市綠化、農田林網化的優良樹種［5－6］。小葉白蠟的樹形美觀，樹勢挺拔，抗寒抗旱性強，較耐鹽堿，是干旱地區較好的綠化樹種，同時也是理想的園林樹種，應用非常廣泛［7］。大葉白蠟抗旱性強，生長迅速，根系發達，防沖固土作用好，是營造水土保持林的良好樹種［8］。如果能夠成功實現這些白蠟屬樹種的種間雜交，選育出匯集這些親本優良生物性狀的雜種F1代，將對我國林木新品種的選育起到巨大的推動作用。然而白蠟屬種間雜交報道極少，僅見歐洲白蠟和美國白蠟的成功報道，尚未見水曲柳與白蠟屬其他樹種的種間雜交的報道［9－11］;目前僅本研究團隊報道獲得水曲柳與大葉白蠟、小葉白蠟和絨毛白蠟的種間雜交種。前期工作已經證明雜交種在抗旱、耐鹽堿及生長性狀均顯示出明顯的雜種優勢，但尚未對種子性狀進行研究。本研究通過對已經獲得的黑龍江省當地水曲柳與絨毛白蠟、小葉白蠟和大葉白蠟的不同種源和不同無性系之間進行種間雜交所得到的雜交種的種子性狀（千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬）的變異進行分析比較，進而從雜交種F1的種子性狀方面研究其雜種優勢及不同親本種源和不同親本無性系對雜種后代的影響。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

母本水曲柳（Fraxinus mandshurica）為取自黑龍江省帶嶺的種源;父本分別為大葉白蠟（取自新疆和北京種源），絨毛白蠟（取自天津和盤錦種源），小葉白蠟（取自新疆和北京種源）。每種作為親本的白蠟樹種包括不同的無性系。雜交種為母本水曲柳與不同白蠟樹種、不同種源父本的雜交種F1和不同無性系的母本和父本間的雜交種F1。本試驗的材料為以上親本和雜交種F1的種子。

1.2 試驗方法

每種雜交組合得到的雜交種F1代及親本的種子成熟采收后統計得到種子的千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬這些特征性數據。每個處理3次重復。

用SPSS軟件對得到的種子性狀方面的數據進行方差分析，比較雜交種和親本的異同。

2 結果與分析

2.1 不同種間雜交種F1代及親本的自由授粉子代種子性狀分析

水曲柳與3種白蠟的雜交種F1及親本的自由授粉后代的種子性狀調查結果見表1。

表1 水曲柳與3種白蠟的雜交種F1及其親本的種子性狀調查結果Tab.1 The survey results of the traits of seeds on the hybrid F1 between Fraxinus mandshurica and three kinds of Fraxinus chinensis

由表1可知，水曲柳與三種白蠟的雜交種F1的種子千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬均高于親本。說明水曲柳與三種白蠟的種間雜交種在種子性狀方面具有雜種優勢。方差分析結果表明，水曲柳與三種白蠟種雜交得到的雜交種的種子性狀沒有顯著差異，說明以不同白蠟樹種為父本對雜交種F1

的種子性狀沒有顯著影響。

2.2 父本的種源不同對雜交種F1種子性狀的影響

母本水曲柳與不同種源父本雜交得到的雜交種F1的種子性狀見表2。

表2 與不同種源父本雜交得到的雜種F1的種子性狀調查結果Tab.2 The survey results of seed traits of hybrid F1 hybridizing with male parents of different provenances

對與不同種源父本雜交的雜種F1的各類種子性狀的調查數據進行了方差分析和多重比較，結果表明，這6種不同雜交組合中，任何兩種雜交組合間雜種F1代的種子性狀的差異均不顯著。這說明父本種源的差異對雜交后代的種子性狀沒有顯著影響。

2.3 母本基因型對雜種F1代種子性狀的影響

以新疆大葉白蠟的雄株為父本，比較其與母本水曲柳的9個株系的雜交種F1代的種子性狀。

父本新疆大葉白蠟與不同基因型母本雜交的雜種F1代的種子性狀調查結果及多重比較結果見表3和4。由表3可知，父本新疆大葉白蠟與9種母本基因型雜交得到的雜交種F1的種子的千粒重變異幅度為 82.60～54.54 g，翅長變異幅度為33.27 ～26.48 mm，翅寬變異幅度為 9.09 ～ 6.80 mm，翅長/翅寬的變異幅度為 4.51～2.92。方差分析及表4的多重比較結果表明，這9種雜交組合的雜交種F1的種子的千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬的差異均極顯著。說明母本基因型不同對雜交種F1的種子性狀有比較明顯的影響。

表3 與不同基因型母本雜交的雜種F1代種子性狀調查結果Tab.3 The survey results of the traits of seeds of hybrid F1 hybridizing with female parents of different genotypes

表4 9種雜交組合的多重比較結果Tab.4 Multiple comparisons of nine hybridized combinations

2.4 父本基因型對雜種F1代種子性狀的影響

以新疆大葉白蠟為例，在母本相同的情況下，分析比較7個不同父本基因型對不同雜交組合的雜種F1的種子性狀的影響。

母本新疆大葉白蠟與不同基因型父本雜交的雜種F1代的種子性狀及多重比較結果見表5和表6。

表5 與不同基因型父本雜交的雜種F1代種子性狀調查結果Tab.5 The survey results of the seed traits of hybrid F1 hybridizing with male parents of different genotypes

表6 7種雜交組合的多重比較結果Tab.6 Multiple comparisons of seven hybridized combinations

由表6可知，母本新疆大葉白蠟與7種不同父本基因型雜交得到的雜種F1的千粒重的變異幅度為70.49 ～ 61.00 g，翅長的變異幅度為 31.07 ～28.15 mm，翅寬的變異幅度為 7.78 ～ 7.44 mm，翅長/翅寬的變異幅度為4.15～3.65。方差分析及表4的多重比較結果表明，7種與不同基因型父本的雜交組合得到的雜種F1代種子的千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬均差異不顯著，而且7種雜交組合中任何兩種雜交組合之間的種子性狀均差異不顯著。說明父本基因型不同對雜交種的種子性狀沒有顯著影響。

2.5 花粉經高壓靜電場處理對雜交種F1代的種子性狀的影響

以水曲柳與新疆大葉白蠟的雜交組合為例，花粉經過適宜高壓靜電場處理的雜交種F1代和花粉未經過高壓靜電場處理的雜交種F1代的種子性狀比較結果見表7。

由表7可看出，花粉經過適宜高壓靜電場處理的雜種F1代的千粒重、翅長、翅寬和翅長/翅寬這4個種子性狀的結果沒有明顯差異。說明花粉經過適宜高壓靜電場處理對雜交后代的種子性狀沒有明顯影響。

表7 雜種F1代的種子性狀Tab.7 The seed traits of hybrid F1

3 討論與建議

以不同白蠟樹種作父本，及父本種源或基因型不同對雜種F1代的種子性狀均沒有顯著影響而母本基因型對雜種F1代的種子性狀影響很大;一方面可能由于雜交組合尚少、花粉由新疆運到黑龍江生命力下降，另一方面，可能種皮和種翅由母本形成，因此其基因型的作用更大的緣故。花粉經適宜高壓靜電場處理后對雜種F1代的種子性狀沒有顯著影響，可能是因為種子性狀主要由母本決定，而花粉是來源于父本。

本試驗是水曲柳分別與白蠟屬內的3個不同品種進行種間雜交的，這樣一來親本在遺傳基礎、地理位置和生態差異等方面就具有非常大的差異。在地理位置和生態差異方面的大跨度的種間雜交一定會增加種間雜交育種的難度，不過同時也必將會獲得更多、更豐富的遺傳變異。本研究所涉及的白蠟屬種間雜交獲得的雜交組合數量和雜交種子數量都很多，如此豐富而多樣的遺傳變異為雜交種F1代優良基因型的選擇提供了可能。探討雜交種在種子性狀上所具有的優勢，將為白蠟屬種間雜交的雜種優勢研究積累實驗資料。可以利用此雜交優勢，從中篩選出抗旱、抗寒、抗鹽堿性等抗逆性更強，品質更好的優良雜交新品種。然而，通過雜交育種所取得的雜交種子只是開始，雜種只有經過培育、鑒定，最后選育出具有優良品質的雜交品種，才能真正的實現雜交育種的目的。

由于通過雜交育種所得后代的雜種優勢不是任何階段都會表現出優勢，而是只能在其發育的某個階段表現出來;再者，雜交種不是在任何環境下都能夠優于親本，表現出其雜種優勢。此外，雜交種的優良性狀也不一定在雜種苗的幼年階段就會全部表現，而是需要經過很長一段時間的生長發育之后才能逐步顯現其優勢，所以要確定雜交種是否在種子性狀方面具有雜種優勢，要經過長時間的觀察，記錄其數據，并對所得數據進行綜合的分析和比較之后才能得出結論。所以在對雜種優勢的估計方面必須謹慎。對性狀表現優良的無性系，要挑選出來進行區域化栽培試驗之后才能得出最后結論。

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