歐洲林木育種研究進展

滕貴波

(遼寧省實驗林場，遼寧 撫順 113311)

歐洲林木育種研究進展

滕貴波

(遼寧省實驗林場，遼寧 撫順 113311)

歐洲林木育種工作起始于20世紀40年代，從那時起林木遺傳資源調查和收集、選優和營建種子園、無性系選育和推廣就受到了高度重視。文章綜述了歐洲林木育種的歷史、歷程和取得的成就，并分析了出現的挑戰，提出了相應的對策。

歐洲；林木育種；挑戰；對策

歐洲的一些樹種，即使在適宜的環境中生長，僅僅依靠自然選擇，也不能滿足社會和行業的需要。此外，人類的需求也是發展變化的，希望新服務和新產品[1]。為了適應將來環境變化和滿足經濟社會發展需要，林木育種已成為有效的改良手段。林木育種主要通過重組和選擇，選擇是模仿自然選擇，但有2個主要區別：一是人工選擇具有明確目的，二是選擇過程較快。林木育種主要應用于具有重要經濟價值并可人工更新的樹種，對改良品種進行繁殖，然后進行植苗造林或直播造林。改良品種首先應用于營建工業原料林，有時也應用于農林復合林。育種目標一般是選育生長迅速、輪伐期短，產量高并且穩定的品種，而政府在資金上也優先支持這類項目。當前，在歐洲最具活力和創新的育種項目是關于廣泛栽植或具有高木材價值的樹種，例如歐洲赤松、海岸松、挪威云杉、北美云杉、花旗松、楊樹等[2]。

1 歐洲林木育種的歷史

同谷類、蔬菜和果樹作物相比，樹木的馴化歷史較短，歐洲直到20世紀40年代才正式開展林木育種學研究。除了外來樹種的引進和栽植，歐洲大多數的樹種仍然可以認為是野生的。這對于林木育種工作者是幸運的，因為樹種沒有經過馴化，具有較大的遺傳變異性，通過選擇可以獲得巨大進展。歐洲對于主要林業樹種的遺傳變異研究投入了巨大的人力和物力，這是育種的基礎。在20世紀50年代開展了主要針葉樹國際聯合研究，受到國際林業研究機構大力支持，針對歐洲落葉松、挪威云杉、花旗松和北美云杉開展了研究，一些闊葉樹，例如白蠟、胡桃木、野櫻等受到歐盟的支持。對樹木的整個分布區進行調查取樣，然后集中栽植，最后對試驗材料進行評價。首先，他們開展種內適應性、生長和結構特性的遺傳變異研究，然后開展木材性質研究。在得出育種和選擇結果之前，他們已經獲得了適應性和種源等方面的大量信息。根據適應性和培育特點，在分子生物學研究的輔助下，劃分了種子區，選定了種子林，并且有計劃地開展了種子收集、調撥和應用。對主要鄉土樹種進行規劃，避免受到外部材料的污染。同時，對廣泛應用的外來樹種，也進行了區劃，并選擇了優良種源。當前，在遺傳多樣性研究之外，種源試驗是遺傳資源保護的一種方式。隨著種源試驗的開展和數據的累積，也反映出樹種對于氣候變化的適應。

2 歐洲林木育種的歷程

基于前期積累的知識，在本地群體、種源試驗林和育種群體中選擇適應性最強的優樹，短期的育種目標是研究可應用的品種，通常是具有一定特性。如果選擇強度較大，推廣品種的遺傳多樣性較低，遺傳變異降低，則會成為進一步取得遺傳進展的瓶頸。相反，長期的育種策略是保持育種群體具有足夠的遺傳多樣性，使各個育種周期都能獲得遺傳增益。在長期的遺傳改良中，育種群體的遺傳多樣性被保護和監測，育種群體和應用群體要嚴格分隔。育種致力于為特定地理區域選育品種，從生態學的觀點，特定區域如果具有足夠的均勻性，則被稱為應用區域。較大的地理梯度，例如大陸或者國家，這些地區的環境條件，并不是均一的，在這種情況下，品種在不同地點的穩定性成為主要的選擇標準。

對于林木育種來說，時間是主要的限制因素，樹木是多年生植物，通常性成熟較晚，而結果的評價會更晚，一些育種工作者感興趣的性狀，例如心材比例、木材材質、抗性，只有樹木成齡之后或是出現極端的氣候條件之后才能觀測到。因此，育種策略旨在縮短育種周期，并使每個育種周期獲得最大的遺傳增益。早期-晚期相關預測方法的發展，已經提高了一些性狀的選擇效率。無論是品種還是類型，選擇都是多性狀的，要在一些性狀之間取得平衡。大多數感興趣的性狀是適應性、干形、冠形、分枝、材質和適應性，同時要考慮遺傳穩定性、大規模繁殖的難易程度和栽培環境等，根據樹種的生物學和遺傳學特性，不同的育種策略能夠應用種間雜交和雜種優勢[3]。無論采取何種策略，選育和應用品種是最終目標。林木的品種包括不同形式：可以營養繁殖的單株，例如，楊樹、野櫻、栗子；可以營養繁殖或者有性繁殖的半同胞或者全同胞家系，例如雜種落葉松；種子園中產生的品種，例如歐洲赤松、挪威云杉、花旗松、野櫻、白蠟、樺樹。在開展林木育種的同時，要開展苗木的大規模繁育工作，根據樹種的特點，可以設計有性或無性繁殖。

3 歐洲林木育種取得的成就

歐洲林木育種工作，在過去十年中得到了極大發展，積累了大量野外的試驗數據。在歐洲范圍內，幾乎所有的森林樹種均獲得了改良品種，并且在一些國家實現了商業化，而有些樹種，已經建立了第二代和第三代種子園，例如海岸松和歐洲赤松。當前，在歐洲已經建立了40多個樹種的1 000多個種子園，總面積超過了6 900 hm2云杉優良家系的無性系改良品種已經在一些國家交易，幾個表現較好的闊葉樹栽培品種，例如楊樹、樺樹、旱柳、野櫻、栗子、刺槐、榿木等，在農林業中已經應用[5]。歐洲林木選育的品種在人工造林中廣泛應用，有利于提高木材的產量和質量，保證林業的可持續發展。在歐洲建立了嚴格的規章制度，規范歐洲林木繁殖材料的貿易。用4種顏色標簽對繁殖材料進行標記，鑒定材料用黃色標簽，記錄了材料來源于特定的種源，但是沒有經過選擇；選擇材料用綠色標簽，表明是經過選擇的種子林或是品種；取得資格材料用粉紅色標記，表明了材料是經過選擇的，并且已經進行了評價；試驗材料用藍色標簽，表明材料在一些區域開始試驗，初步顯示了優越性。林木新品種也可以受到植物新品種權的保護，只要新品種具有特異性、一致性和穩定性，通常應用無性繁殖，因此在楊樹和柳樹應用較多，其他樹種，例如野櫻、栗子和核桃，也可以受益于這種保護。

4 歐洲林木育種的挑戰和對策

一些品種主要是1960—1990年在歐洲育種項目積極開展的成果，在當時，15～20個不同的研究機構可能同時對同一樹種進行研究，且這種情況并不少見。當前，隨著育種項目經費和人員的減少，在有些國家育種項目已經停止。因此，育種項目組需要在國家間協作，減少研究樹種種類。同時，從長遠的角度看，氣候變化和病蟲危害影響樹種的適應性和可持續性發展。育種者選育品種要對將來變化氣候具有適應性，生物技術的發展及數學模型的應用已為育種學家提供新的可能[6]。在歐洲林木育種已經出現了新的威脅和挑戰，歐洲的樹種分布較廣，并不局限在某個國家之內，歐盟范圍的擴大，使木本植物種子和其他再生繁殖材料的交易更方便，單獨一個國家很難應對這種新挑戰，歐洲協作組之間的合作和交叉研究，特別是林木遺傳育種研究，已經受到歐盟和歐洲國家政府間合作組織資助20多年。通過林木育種基礎研究網絡將分散在整個歐洲的育種研究組和科學研究機構聯網，并加強他們的合作便可以直接從資料庫中得到數據，并可以定期頻繁交流林木遺傳學和育種學的理論、技術等方面知識。

[1] M Gebhardt. Smart-Breeding methods open new perspectives in forest tree breeding[J].European Journal of Wood and Wood Product ,2010,65:37-40

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[3] Aravanopoulos. Breeding of fast growing forest tree species for biomass production in Greece[J]. Biomass & Bioenergy ,2010,34:1531-1537

[4] Paul Schroeder. Propagation-a bottleneck in tree breeding programmes[J].New Zealand Tree Grower ,2016,37:34-36

[5] Kobliha. Production impacts of forest tree breeding on an example of Norway spruce[J]. Journal of Forest Science ,2010,56:348-352

[6] Caboun V. Tree-tree allelopathic interactions in middle European Forests[J]. Allelopathy Journal ,2006(1):17-31

1005-5215(2017)04-0062-02

2017-02-27

滕貴波(1970-)，男，遼寧清源人，大學，高級工程師，主要從事林業生產管理工作，Email： 937841644 @qq.com

S722.34

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10.13601/j.issn.1005-5215.2017.04.021