文冠果優株子代苗期測定結果初報

張萍 段樹生 付興

摘 要：選用10株文冠果復選優株種子開展育苗試驗，采用Logistic方程擬合文冠果優株子代苗高生長動態，決定系數達到0.933，估算了擬合方程的3個生物學參數a、b和c，以及文冠果在苗高線性生長階段的4個關鍵生長參數，即最大生長速率（MGR）、線性生長速率（LGR）、線性生長量（TLG）和線性生長期（LGD）。方差分析結果表明各優株半同胞家系間苗期主要生長性狀間差異顯著，家系遺傳達力系數和單株遺傳達力系數均在0.6以上，性狀間相關系數在0.947以上，以MGR、LGR、TLG等重要性狀為因子對參試的10個優株進行系統聚類分析，46#、48#、137#子代苗期主要性狀MGR、LGR、TLG好于總體水平10%以上。以這3個優良單株自由授粉子代構成的3個優良家系，與所選優樹群體比較，遺傳增益可達到4.9%。研究還發現，46#、48#、137#優株家系苗高線性生長量的增加非緣于LGD的延長，而是由于MGR和LGR的提高所致。

關鍵詞：文冠果子代 苗高 生長參數 遺傳變異

中圖分類號：S794.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0234-04

Preliminary report of seedling testing of plua trees progeny of Xanthoceras sorbifolia Bunger

Zhang Ping Duan Shusheng Fu Xing

（Beijing Municipal Forestry Station，Beijing，100029，China）

Abstract：Seedling test was carried out with the seeds of 10 plus trees of Xanthoceras sorbifolia Bunger，The periodicity of seedling shoot elongation was observed by using logistic curve function.The result showed that the seeding shoot elongation in Xanthoceras sorbifolia Bunger was preferably fitted by Logistic curve，whose determinant coefficients are more than 0.933.and three biological parameters of Logistic equation（a，b，c）and four seedling shoot elongation parameters（MGR，LGR，TLG，LGD）.was estimated ，Analysis of variance indicated that there were remarkable differences among 10 plua trees progeny of Xanthoceras sorbifolia Bunger. And the coefficients of family heritability and individual heritability were all more than 0.6.The coefficient？of character was more than 0.947. Cluster analysis of main character（MGR， LGR，TLG）from 10 plua trees progeny observed that the 46#and 48# and 137# plua trees progeny was one of the best.and more than 10% better than the overall level.Genetic gain of analysis on half-sib progenies family of46#and48#and137#can reach 4.9%，The test also found that the increase of TLG about the 46#and 48# and 137# was attributed to the acceleration of MGR and LGR，but the prolongation of LGD.

Key Words：Plua Trees Progeny of Xanthoceras Sorbifolia；Bunger Seedling Shoot Elongation；Growth Parameter；Genetic Variation

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試驗設計

文冠果優株半同胞子代測定試驗點設置在北京房山竇店優株選擇基地內。計有8#、22#、46#、148#、70#、104#、137#、140#、147#、150#等10株復選優株半同胞家系進行參試。2011年4月20日播種，試驗按完全隨機區組設計，每個家系獨立條播4行小區，株行距20×50 cm，3次重復。種子播前處理采用快速催芽法。在播種前15 d左右將選出的種子用80 ℃溫水浸種，初浸種時要攪拌，降溫后再浸泡3 d，每天換水，然后撈出放入筐內，上覆一層濕麻袋，放在20～30 ℃的室內催芽芽，1/3露白后開始播種，種臍平放，輕度鎮壓。待小苗5 cm高時，5月15日開始，每小區選10株，每5 d定株觀測記錄其苗高，共計調查18次，調查期90 d。

1.2 數據處理和數學模型的建立

Logistic方程是常用于描述生物S型生長過程的數學模型，可以較好地擬合文冠果苗高生長過程，S生長曲線方程見：

y= （1）

對S生長曲線方程（1）求導，得：

v==-by（1-） （2）

式中y為任一時刻t時文冠果植株的苗高；a為植株苗高的最大生長量；b為其內稟自然增長率；c為1/2生長期的時間點；v為生長速度。

S生長曲線方程（1）上的拐點為（t0，a/2），該點的生長速度v達到最大值（MGR），即vmax=-。

植株在整個生長期內的平均生長速率或稱總平均生長速率：

v=-ab=vmax （3）

生長方程（2）上有2個拐點（t1，y1）和（t2， y2），其中：t1為線性生長開始的時間；t2為線性生長結束的時間，線性生長期t1，2（LGD）可用方程（2）求得：

t1，2=t0ln（2+） （4）

t1、t2間近線性生長速率（LGR）為；t1到t2這段時間的苗高線性生長量（TLG）為：

y1，2=（3） a （5）

1.3 統計與遺傳分析

利用上述方程，求算所有觀測植株苗高生長的各生物學參數，并采用SAS/GLM軟件進行方差分析。以小區平均值為單位計算苗期各性狀的遺傳力。

家系遺傳力的求算公式為：

H2=（V1-V2）/V1 （6）

單株遺傳力的求算公式為：

h2=4（V1-V2）/[V1+（B-1）V2] （7）

其中V1為家系間方差；V2為家系內小區間方差，B為重復數（區組數）。

求算各生長性狀間的相關系數。聚類分析采用DPS系統聚類分析軟件計算。

選擇響應的計算公式為：

R=Sh2 （8）

其中S為選擇差；h2為單株遺傳力。

遺傳增益計算公式為：

G=R/原始群體平均值 （9）

其中，R為選擇響應。

2 結果與分析

2.1 文冠果優株家系苗高生長方程擬合和生物學參數估算

表1列出了10個文冠果優株家系苗高擬合生長方程的生物學參數。結果發現，各家系擬合方程的決定系數R2變化在0.933～0.964間，平均為0.950，說明Logistic擬合曲線與實測值間的符合程度較高，用擬合方程的理論值來估測實際值具有較高的準確性（圖2）。

從表1中數據可清楚地看出，參數a也即苗高最大生長量在家系間有很大變異，幅度為83.416～115.201，均值為97.557。46#優株半同胞家系最大生長量為115.201， 而70#優株家系值為83.416，前者比后者大31.584，前者是后者的1.38倍。參數b即苗高的內稟自然增長率在10個優株家系間差異不明顯；參數c即1/2生長期的時間點，在10個優株家系間也有明顯差異，最大與最小相差6 d，也就是說140#、150#家系要比8#、48#、147#家系提前12d封頂，這是不同地理起源的優株為躲避凍害表現出來的一種適應生態學特性，這性狀對優株的區域化試驗和推廣范圍具有重要的指導作用。也就是說140#、150#優株子代可以在現試驗區往北的區域栽培發展。

2.2 不同優株子代苗期高生長節律及差異

表2列出了10個優株家系間苗高生長參數（MGR、LGR、TLG、LGD）和2個物候期參數（t1、t2）。對比分析發現，文冠果苗高線性生長的起始時間（t1）在10個優株家系間差異不大，在5月底6月初文冠果苗高進入迅速生長期，歷時60d左右，即8月初文冠果苗高快速生長期結束而進入苗木硬化期，相對于北京鄉土樹種國槐等，文冠果樹種苗期硬化期早，封頂時間早，這也說明文冠果能在北京以北的更大范圍發展推廣。

最大生長速率（MGR）在優株家系間差異明顯，變幅為1.543～1.044 cm·d-1，46#家系最大，均值為1.543 cm·d-1，70#家系值最小，均值為1.044 cm·d-1，兩者相差 0.499 cm·d-1。線性生長速率（LGR）也是46#最大，70#最小，前者是后者的138%。然而線性生長期（LGD）在各優株家系間幾乎無差異，均為60天左右。對于線性生長量（TLG）當數46#優株家系最大，為70#的1.40倍。

2.3 不同優株間子代苗高生長變異分析

對文冠果優株半同胞家系間主要生長性狀進行變異分析，以試驗小區的性狀表現平均值為計算單位進行方差分析，分析結果見表3。

最大生長速率、線性生長速率、線性生長量在10個優株的半同胞家系間存在顯著的遺傳差異，達到統計學上的0.05顯著水平（F0.05（9，29）=2.22）。也就是說，通過半同胞子代測定，苗期通過與高生長相關的最大生長速率、線性生長速率、線性生長量等性狀的差異分析，進一步選留或淘汰以培育速生苗為目的優株，是可行的。

遺傳參數估算結果見表3。從表3可以看出，最大生長速率、線性生長速率、線性生長量等性狀具有較高的母系半同胞家系遺傳力和單株遺傳力，均超過0.50。其中最大生長速率家系遺傳力和單株遺傳力均最高，分別達到0.6926、0.6715。線性生長期的家系遺傳力、單株遺傳力較小，在0.2水平上，是開展優良家系選擇時不應把線性生長期作為目標性狀。遺傳力是反映樹木在某一性狀上親代與子代間相似程度的一項指標，最大生長速率、線性生長速率、線性生長量就苗期生長的主要生長性狀，遺傳力高，說明這些性狀的表現中，由遺傳所決定的比例較高，子代重現其親代表現的可能性大。因此，根據這些性狀表現進行文冠果苗期優良家系選擇和優良單株選擇，都可獲得較高的遺傳增益。

2.4 性狀間相關分析

求算最大生長速率、線性生長速率、線性生長量及線性生長期之間的相關性，結果發現最最大生長速率、線性生長速率、線性生長量彼此之間存在明顯的線性相關，結果見表4。也就是說，線性生長速率大的家系其最大生長速率也大，同時其線性生長量也大。進一步的相關分析發現，苗高參數與最大生長速率、線性生長速率、線性生長量與間相關關系緊密，而與LGD的相關性不顯著，這意味著文冠果高線性生長量的增加并非緣由于線性生長期的延長，而是因為最高生長速率和線性生長速率的提高所致。

2.5 優良單株精選與優良家系選擇

根據各表型優株的半同胞子代最大生長速率、線性生長速率、線性生長量等3個性狀表現，進行遺傳型優良單株、優良家系的選擇。將各表型優株的半同胞子代最大生長速率、線性生長速率、線性生長量數據，用DPS系統聚類軟件進行聚類分析。結果是46#、48#、137#優良單株半同胞子代群體最大生長速率、線性生長速率、線性生長量等3個性狀綜合表現優秀，且性狀彼此之間密切相關，以相關系數r=0.947～0.989為相似性水平，可以歸并為同一組，命名為Ⅰ水平，其余歸并為二組，命名為Ⅱ水平。3個遺傳型優良單株半同胞家系最大生長速率為1.383，比總體水平1.207高出15.6%，比水平Ⅱ高出22.3%。線性生長速率水平Ⅰ也比總水平高出12.4%，比水平Ⅱ高出 18.7%。線性生長量水平Ⅰ也比總水平高出13.0%，比水平Ⅱ高出19.8%。

以生物質能源林為主要栽培目的時，生長性狀也是選先的目標性狀之一，而苗高是苗期是最重要的生長性狀。經過遺傳測定獲得的水平Ⅰ群體其自由授粉子代的苗高，與10個優良單株的子代群體總體水平相比較，選擇響應R=6.9cm，遺傳增益⊿G=4.9%。

3 小結與討論

構建生長模型估算相關的林木生長參數，可以較好地揭示不同林木基因型生長特性差異及內在規律，并可根據生長特性差異實施科學的育林措施以提高林木生長量。林木生長參數或生物學參數估算是人工林培育的基礎研究內容，而選用適宜的生長模型則是其關鍵[12]。本文選用Logistic方程擬合文冠果優株半同胞子代苗高生長動態，發現其擬合程度很好，決定系數在0.933以上。基于Logistic擬合方程，估算了擬合方程的3個生物學參數a、b和c，以及文冠果在苗高線性生長階段（5～7月速生期）的4個關鍵生長參數，即最大生長速率、線性生長速率、線性生長量和線性生長期。通過對半同胞子代進行測定及方差分析、相關分析，了解復選的文冠果優良單株半同胞子代最大生長速率（MGR）、線性生長速率、線性生長量性狀表現在家系水平上的差異，估算各性狀家系遺傳力和單株遺傳力，并以最大生長速率、線性生長速率、線性生長量重要性狀為因子對參試的10個復選優株進行系統聚類分析，將其劃分為2個水平，從而選定水平I的46#、48#、137#3個遺傳型優良單株。以這3個優良單株自由授粉子代構成的3個優良家系，與所選優樹群體比較，遺傳增益可達到4.9%。

研究還發現，46#、48#、137#文冠果優株家系苗高生長量大，不是由于其線性生長期的增長，而由于線性生長速率的提高和線性生長量的增加之故，這也意味著在文冠果苗高或樹高線性生長期內宜采用通過提高線性生長速率的育苗育林技術措施，而難以通過延長線性生長期來達到提高苗高生長的目的。本試驗研究時間尚短，文冠果優株各家系的后期表現，有待于進一步觀察。

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