楊 旭 ，楊志玲 ，譚 美 ，程小燕 ，曾平生 ，譚梓峰

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所 浙江省林木育種技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州311400；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，江西 分宜 336600）

厚樸Houpo?a officinalis分布在 119°72′～102°84′E、25°41′～ 33°75′N 之間亞熱帶區(qū)域各省市區(qū)，垂直生長在海拔300～1 200 m的山地。厚樸是我國第一批Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)樹種和Ⅱ級保護(hù)中藥材[1]，分布面積大，適應(yīng)性強(qiáng)，藥用面廣，在退耕還林和長江上中游水土保持等造林工程中廣泛培育，促進(jìn)了厚樸藥材資源的持續(xù)增長，但造林均應(yīng)用實(shí)生種苗，人工林生長良莠不齊、藥材質(zhì)量優(yōu)劣不等[2-5]，2005年版《中國藥典》將厚樸藥用成分厚樸總酚從3%減低至2%[6]，這一現(xiàn)象引起了國內(nèi)藥學(xué)專家、林學(xué)專家、制藥企業(yè)及藥材流通領(lǐng)域商人的高度關(guān)注，許多學(xué)者圍繞厚樸種質(zhì)資源瀕危、生物學(xué)特性、人工林培育及產(chǎn)量預(yù)估等已有許多報道[7-14]。

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為厚樸需要培育16年以上才能采皮入藥，優(yōu)良種質(zhì)的篩選持續(xù)時間長，已有專家涉及過厚樸種源試驗(yàn)研究，多數(shù)工作集中在厚樸幼齡期[12-15]，對厚樸種源試驗(yàn)林開展持續(xù)觀察及綜合評價工作較少。本研究以中國林科院江西分宜大崗山實(shí)驗(yàn)林場來自厚樸核心產(chǎn)區(qū)20個種源試驗(yàn)林為對象，研究不同種源8年生林分的生長性狀變異和引入新方法開展種源優(yōu)劣綜合評價研究，旨在為厚樸人工林定向培育及開發(fā)利用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省分宜縣中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心的大崗山實(shí)驗(yàn)林場，地理位置：114°29′E，27°40′N，為亞熱帶濕潤性氣候，雨量充沛，陽光充足，氣候溫和，年均氣溫17.2 ℃，年均降水量1 600 mm，年日照1 624 h，無霜期274 d。土壤條件：典型的南方丘陵紅壤，土壤發(fā)育良好，土層較厚、肥沃、濕潤。

1.2 試驗(yàn)材料

參試的20個種源采樣點(diǎn)詳見表1。同一種源內(nèi)采集母樹間至少間隔100 m，每種源采集15株。

表1 厚樸地理種源產(chǎn)地概況和生態(tài)因子Table1 Geographic position and ecology factors of Houpo?a officinalis from 20 provenances

1.3 造林設(shè)計(jì)、調(diào)查方法

厚樸種子處理、貯藏和育苗方法參照《厚樸栽培技術(shù)規(guī)程》（LY/T 2122—2013）[18]，1年生造林苗由本課題組2008年春在浙江杭州市富陽區(qū)三橋鎮(zhèn)統(tǒng)一培育，2008年12月營造種源試驗(yàn)林，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5株小區(qū)，5次重復(fù)，株行距為3 m×2.5 m。

2016年11月底厚樸林落葉后對8年生種源試驗(yàn)林開展調(diào)查工作，測量各種源每木的樹高、胸徑及樹皮厚度。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

分別建立樹高、胸徑及樹皮厚度數(shù)據(jù)的Excel文檔，運(yùn)用SPSS和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。種源遺傳力和遺傳增益等遺傳參數(shù)采用續(xù)九如[16]的方法計(jì)算，種源遺傳力公式：h2p=1-1/F，F(xiàn)為種源方差分析的F值；遺傳增益公式：ΔG＝式中S為選擇差，為遺傳力，為種源均值；遺傳進(jìn)度公式：GS=k×CV×h，式中k為選擇強(qiáng)度，CV為變異系數(shù)，h則是遺傳力的平方根值。種源優(yōu)劣綜合評價方法采用史鴻飛[17]的綜合性狀評價方法，具體方法：以i種源j性狀指標(biāo)為基礎(chǔ)，構(gòu)建[aij]矩陣，其中aij=xij/maxxij，xij為i個種源j個性狀的觀察值，maxxij為i個種源j個性狀的最大值，并根據(jù)計(jì)算Pi值并評價，Pi為第i個種源到標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的距離，Pi值越小的種源越優(yōu)良。根據(jù)刁松峰[18]按20%的種源入選率原則確定入選種源數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 厚樸地理種源8年生林分的生長性狀變異

分析厚樸地理種源8年生林分的生長性狀指標(biāo)（表2）。結(jié)果表明，不同種源8年生厚樸林分的樹高均值6.34 m，變異區(qū)間4.88（9號）～7.76 m（4號），3號、4號、7號等9個種源樹高超過均值。胸徑均值6.90 cm，變異區(qū)間5.56（19號）～9.42 cm（4號），1號、3號、4號等10個種源超過均值。樹皮厚度均值1.97 mm，變異區(qū)間1.64（14號）～2.32 mm（11號），4號、5號、6號等9個種源超過均值。

表2還可知，4號、8號、10號、12號、17號及19號的樹高、胸徑和樹皮厚度等變異系數(shù)均處于較低值，與它們相對應(yīng)的變異區(qū)間范圍較窄，說明這些種源內(nèi)單株均勻度較好，單株變異相對平緩，遺傳穩(wěn)定性較高。樹高、胸徑和樹皮厚度等性狀的變異系數(shù)及變異區(qū)間最大值的有2號、5號、9號、11號、16號和18號種源，說明這些種源單株間分化較大，對它們開展優(yōu)良單株選擇更有意義，且很可能獲得遺傳潛力較大的優(yōu)良無性系。

表2 厚樸地理種源生長性狀變異?Table2 Variation of provenance growth traits of Houpo?a officinalis from 20 provenances

2.2 厚樸地理種源8年生林分的生長性狀方差分析及遺傳參數(shù)估算

遺傳方差和遺傳力反映了性狀變異受遺傳控制的程度，其大小直接影響選擇效果。厚樸地理種源8年生林分的生長性狀方差、遺傳力、遺傳方差分量和環(huán)境方差分量詳見表3。由表3可知，厚樸地理種源8年生林分的樹高、胸徑和樹皮厚度方差均達(dá)到極顯著差異。樹高、胸徑和樹皮厚度的遺傳力分別為0.813 0、0.811 4和0.890 1，說明厚樸生長性狀受高等強(qiáng)度的遺傳力控制，同時證實(shí)從生長性狀角度開展厚樸地理種源選擇有較好的價值，且能帶來較好的遺傳改良效果，選擇生長性狀優(yōu)良的地理種源進(jìn)行推廣對于提高厚樸林分的經(jīng)濟(jì)效益有著重要作用。

2.3 厚樸地理種源8年生林分的生長性狀綜合評價與優(yōu)良種源篩選

在樹高、胸徑、樹皮厚度差異顯著的基礎(chǔ)上，為合理地選出最適種源，避免單純考慮樹高等某一生長性狀選擇最適種源的局限性，對各參試地理種源進(jìn)行生長性狀的綜合評定。本次試驗(yàn)，i=20，j=3，maxxij為i個種源在j列上的最大值，計(jì)算結(jié)果見表4，綜合評價的排序表明，4號種源的Pi值最小，接下來依次是12號、11號、17號、20號和7號等種源，14號種源的Pi值最大。根據(jù)優(yōu)良種源篩選原則，按20%的入選率，從20個種源中選出4號、12號、11號和17號等4個種源為江西分宜及相似地區(qū)的最優(yōu)種源。

2.4 入優(yōu)4個優(yōu)良種源生長性狀、遺傳增益和遺傳進(jìn)度

以參試地理種源樹高、胸徑和樹皮厚度等生長性狀為基準(zhǔn)，計(jì)算4個入選優(yōu)良種源的生長性狀增幅（表5）。表5可知，入選4個優(yōu)良種源4號、12號、11號和17號的樹高比群體均值分別高出22.4%、16.4%、16.88%和9.62%，胸徑分別高出36.52%、-7.5%、24.35%、10.14%，樹皮厚度分別高出8.6%、7.61%、17.77%、9.14%。4個入選優(yōu)良種源樹高、胸徑和樹皮厚度均值比群體分別提升了16.32%、15.87%和10.78%。

表3 厚樸地理種源生長性狀方差分析、遺傳力、遺傳及環(huán)境方差分量Table3 Variance analysis of growth traits, heritability, genetic and environmental variance components of Houpo?a officinalis from 20 provenances

表4 厚樸地理種源生長性狀綜合評價?Table4 Comprehensive evaluation of growth traits of Houpo?a officinalis from 20 provenances

生長性狀早期選擇遺傳增益和相關(guān)遺傳進(jìn)度是確定早期選擇的主要依據(jù)。一般認(rèn)為相關(guān)遺傳進(jìn)度最大、早期選擇遺傳增益穩(wěn)定時比較適合選擇。分別按遺傳增益公式ΔG=S×h2p/x和遺傳進(jìn)度公式GS=k×CV×h計(jì)算入選優(yōu)良種源的遺傳增益值和遺傳進(jìn)度（表5）。表5表明，入選的優(yōu)良種源中，4號種源在樹高的遺傳增益上最高（18.21%），4號種源和11號種源分別在胸徑遺傳增益（29.63%）和樹皮厚度遺傳增益（15.81%）上最高。入選4個優(yōu)良種源的樹高、胸徑和樹皮厚度的遺傳增益均值比群體分別提升了13.27%、12.88%和9.60%，其中11號種源胸徑遺傳增益出現(xiàn)負(fù)值，說明優(yōu)良種源單個生長性狀不一定最好，但選擇出來的優(yōu)良種源仍有較好的綜合遺傳改良效果，可預(yù)估樹高、胸徑為早期遺傳增益選擇最可靠的生長性狀指標(biāo)。4個入選種源的胸徑、樹高和樹皮厚度遺傳進(jìn)度均值比群體分別提升了16.47%、12.81%和8.97%，其中11號種源在樹高、胸徑和樹皮厚度的遺傳進(jìn)度上均最高，可預(yù)估胸徑、樹高也是早期遺傳進(jìn)度選擇最可靠的生長性狀指標(biāo)。

表5 入選優(yōu)良種源生長性狀、遺傳增益和遺傳進(jìn)度的提升幅度?Table5 The improvement of growth traits, genetic gains,and genetic progress of selected excellent provenances

3 結(jié)論與討論

3.1 選育出的厚樸優(yōu)質(zhì)資源早期特征

種源及家系選擇是樹木遺傳改良的重要手段之一，我國科技人員已對許多樹種進(jìn)行了種源選擇研究，結(jié)果證明種源選擇能取得良好的改良效果[19-20]。本研究對厚樸地理種源8年生林分進(jìn)行生長性狀分析及遺傳參數(shù)估算，結(jié)果表明，厚樸樹高、胸徑和樹皮厚度方差均達(dá)到極顯著差異，樹高、胸徑和樹皮厚度的遺傳力均在0.8以上，暗示其有很強(qiáng)的種源選擇潛力，說明開展地理種源選擇對厚樸的遺傳改良有重要意義。本研究初步篩選出4號、12號、11號和17號等4個優(yōu)良種源，它們具有以下特征：4個入選種源樹高、胸徑和樹皮厚度分別比群體提升了16.32%、15.87%和10.78%，樹高、胸徑和樹皮厚度的遺傳增益分別比群體提升了13.27%、12.88%和9.60%，胸徑、樹高和樹皮厚度的遺傳進(jìn)度均值分別比群體提升了16.47%、12.81%和8.91%，胸徑、樹高為早期遺傳增益和遺傳進(jìn)度選擇是最可靠的生長性狀指標(biāo)，入選4個優(yōu)良種源適合于江西分宜及相似地區(qū)。

3.2 厚樸資源現(xiàn)狀及優(yōu)良資源篩選必要性

植物資源開發(fā)利用受制于現(xiàn)有資源狀況，厚樸與其所屬的木蘭科樹種均是現(xiàn)存被子植物中最原始的植物類群之一[21]，廣布于第三紀(jì)古熱帶區(qū)，原分布區(qū)域橫跨17個經(jīng)度區(qū)、8個緯度區(qū)，其祖先擁有較豐富的遺傳基礎(chǔ)和遺傳變異，但傳統(tǒng)采集野生資源入藥，原分布區(qū)域內(nèi)野生資源已遭到嚴(yán)重破壞，目前僅在邊遠(yuǎn)山區(qū)才發(fā)現(xiàn)少量殘存種群資源，對這些殘存種群資源進(jìn)行有效保育、評價和篩選，是合理開發(fā)利用其資源、造福人類健康的主要方式。

前期本課題組于華會[21]研究和揭示：厚樸現(xiàn)殘存野生資源依然保持較高的遺傳多樣性（PPB=83.21%，H=0.342，I= 0.496），且其遺傳多樣性顯著高于同科的華木蓮Manglietia deciduaQ.Y.Zheng，平均等位基因數(shù)A=2.604，平均期望雜合度HE=0.423）[22]、長蕊木蘭Magnolia cathcartii（HAFLP=0.122）[23]、 觀 光 木Tsoongiodendron odorumChun（HISSR=0.219 6）[24]。厚樸殘存野生資源豐富的遺傳多樣性為遺傳改育奠定了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)，然而只有對厚樸殘存種群資源開展高效篩選工作，才有可能從遺傳多樣性較高的資源中獲得高產(chǎn)量、高藥效的種源及單株，優(yōu)良種質(zhì)篩選工作能為厚樸藥材產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 厚樸育種研究進(jìn)展及育種策略

縱觀厚樸優(yōu)質(zhì)資源選育工作，先后有許多專家對厚樸苗期生長性狀、生物產(chǎn)量及種源適應(yīng)性等方面開展過研究[14-15，25]，篩選適應(yīng)了局部區(qū)域的優(yōu)良種源，但以上研究工作缺乏厚樸全分布區(qū)的種源，很少涉及連續(xù)研究工作報道，篩選出的種源后續(xù)適應(yīng)性尚不明確。本研究組以全分布種源為研究對象，對生長在同一地點(diǎn)的厚樸種源幼苗期的生長特性、葉片性狀、生長量性狀等進(jìn)行了持續(xù)研究報道[26-28]。

研究獲知厚樸生長性狀受高強(qiáng)度的遺傳力控制，種源間選擇潛力較大，部分種源內(nèi)生長性狀變異系數(shù)也較大，暗示在種源內(nèi)開展優(yōu)良單株篩選的可行性。因此，針對厚樸生長發(fā)育期長、育種周期很長的特點(diǎn)，建議在育種程序上，應(yīng)該先從地理種源篩選著手，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)對種源內(nèi)的單株篩選工作，可望獲得優(yōu)良的無性系，取得更好的遺傳改良效果。