徐 放 張衛(wèi)華 楊曉慧 薄文浩 潘 文

楊會肖1 廖煥琴1 徐 斌1 朱報著1 王裕霞1

（1. 廣東省森林培育與保護利用重點試驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院, 廣東 廣州 510520； 2. 北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

紅錐Castanopsis hystrix 為殼斗科Fagaceae 錐屬常綠喬木，廣泛分布于我國南方大部分地區(qū)，生長速度快，材性優(yōu)良，是華南地區(qū)重要的鄉(xiāng)土珍貴闊葉用材樹種和高效多用途樹種，具有極好的環(huán)境適應(yīng)性，已被廣東、福建、廣西等省區(qū)列為重點發(fā)展的樹種[1-3]；紅錐種子富含淀粉和多種次生代謝物，是提取淀粉和化工原料的良好材料，含有大量淀粉的種子也為野生動物提供了大量的食物，有利于維系穩(wěn)定的森林生態(tài)[4]；枝葉茂盛耐蔭蔽，可與松樹、杉木等進行混合經(jīng)營，具有良好的經(jīng)濟效益[5-7]。紅錐的輪伐期為25～30 年，優(yōu)良品種對木材質(zhì)量、產(chǎn)量和提升林地經(jīng)營收益至關(guān)重要[8]，而目前我國紅錐選育工作較為落后，為了改善紅錐研究的局面，推進紅錐新品種的選育工作，本研究對紅錐2 代種子園中收集的種子構(gòu)建14 個半同胞家系，開展苗期8 個重要生長測定并開展優(yōu)良家系的初步評選，旨在為后續(xù)的紅錐優(yōu)良品系的選育提供重要的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗地位于廣東省林業(yè)科學(xué)研究院苗圃（23°36′5″N、113°9′35″E），屬亞熱帶季風(fēng)性氣候類型，季節(jié)性非常明顯，近10 年平均年降水量2 015 mm，平均相對濕度69%。每年4 月到6 月為雨季，雨季平均月降雨量可達200 mm 以上，7—9 月氣溫較高，平均最高氣溫可達32.8 ℃。平均年日照時數(shù)1 636.8 h，年平均氣溫22.3 ℃。

1.2 試驗材料

于2017 年12 月采集廣州市龍眼洞林場內(nèi)的紅錐2 代種子園內(nèi)14 個家系單株的種子，采集全部果實后利用日光進行干燥處理，果實開裂后快速收集所有種子，避免種殼因過度干燥開裂造成種子失死亡。利用水對種子的飽滿程度進行分選，選擇沉入水中的種子，浸泡過夜后播種在以黃心土為基質(zhì)的苗床上，覆蓋2 cm 厚的河沙，種子發(fā)芽后至5 cm 高后移至7 cm×12 cm 的無紡布育苗袋中，基質(zhì)為等體積的黃心土和泥炭土混合基質(zhì)。在育苗過程中每45 天施用水溶性復(fù)合肥（多普瑞斯，N:P:K=19%:19%:19%）1 次，單次用量為0.2 g/株。

1.3 苗期表型測定與分析

于2019 年5 月初，隨機選取14 個家系中的各30 個單株，設(shè)置3 次重復(fù)，每個重復(fù)10 個單株，開展生長表型分析。利用激光測距儀測定株高；數(shù)顯游標卡尺測定地徑；葉綠素含量利用SPAD-502 plus 葉綠素測量儀測定，每個單株測定4 個不同方向和位置的葉片，獲得每個葉片的SPAD 值；統(tǒng)計各單株的葉片數(shù)量，并摘取每個單株的10 個葉片，利用掃描儀掃描后獲取葉片圖像，利用Digmizer v4.0 軟件中長度和面積計算模塊統(tǒng)計各葉片的長度、寬度和葉面積，并計算葉片長寬比。測量數(shù)據(jù)利用Excel 進行整理，利用R 軟件[9]中的agricolae進行方差分析和多重比較，利用R 軟件自編代碼完成相關(guān)系數(shù)計算。方差分析計算公式：

yij= μ+ ?i+ βi+ εij，其中 yij為單株表型實際測量值，μ 為總體平均值， ?i為重復(fù)效應(yīng)， βi為家系間遺傳差異， εij為誤差。相關(guān)系數(shù)計算公式：

其中a 和b 分別表示不同表型的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同半同胞家系間各表型方差分析

對不同家系間株高、地徑、葉片數(shù)、SPAD值、葉片長度、葉片寬度、葉片長寬比和葉面積等8 個性狀進行方差分析，結(jié)果顯示在不同的半同胞家系間，以上8 個性狀均存在極顯著差異（P＜0.01 或P＜0.001），該結(jié)果說明，在種植和管理條件一致的前提下，不同家系的差異導(dǎo)致了生長表型的顯著差異（表1）。8 個性狀總體變異系數(shù)在13.8%至59.7%之間，SPAD 值在所有試驗樣本中差異最小，葉片數(shù)量變化幅度最大，株高和地徑的總體變異系數(shù)分別為32.2%和24.4%。

2.2 不同半同胞家系生長差異性分析

14 個半同胞家系的株高、地徑、葉綠素含量（SPAD 值）和葉片數(shù)調(diào)查結(jié)果和多重比較結(jié)果見表2。各家系平均株高28.6～56.8 cm，標準差為9.4 cm，總體平均值為41.3 cm，其中C11 家系平均株高最高，C13 家系次之，C09 家系長勢最弱，株高最低；株高變異系數(shù)最小家系為C03（12.8%），該家系株高相對整齊，家系內(nèi)差異最小，C06 家系株高變異系數(shù)最大，為39.9%；各家系地徑3.7～6.3 mm，標準差為0.6 mm，平均地徑為4.9 mm，變異系數(shù)為7.9%至40.2%。各家系SPAD 值在33.1 至43.9 之間，變異系數(shù)為7.4%～16.1%。各家系最小平均葉片數(shù)量為18.0 片（C04），最多為84.2 片（C13），平均變異系數(shù)為39.7%（表2）。

表1 紅錐14 個家系不同性狀方差分析結(jié)果Table 1 Traits ANOVA results of C. hystrix families

表2 紅錐不同家系株高、地徑、葉片數(shù)和葉綠素含量及變異系數(shù)Table 2 Plant height, ground diameter, leaf number, chlorophyll content and coefficient of variation of different C. hystrix families

2.3 不同半同胞家系葉片形態(tài)差異性分析

不同家系葉片表型測量和計算結(jié)果如表3 所示，14 個半同胞家系總體葉片平均長度為9.0 cm，平均葉片長度最小的家系為C09（8.1 cm），平均葉片長度最大的家系為C14（10.1 cm），總體標準差為0.66 cm；葉片寬度最小的家系為C09，最大家系為C07 和C14，變化區(qū)間為2.3 cm 至2.8 cm，總體平均值為2.6 cm，標準差為0.14 cm；葉片長寬比最小值為3.2，最大值為3.8，平均為3.6，標準差為0.15；平均葉面積最小的家系為C09（11.3 cm2），最 大 的 家 系 為C14（17.3 cm2），各 家 系葉面積平均值為15.0 cm2，葉面積標準差為1.80 cm2。葉片長度、葉片寬度、葉片長寬比和葉面積在不同家系間的平均變異系數(shù)分別為18.6%、17.5%，13.8%和32.7%。

2.4 不同表型間相關(guān)性分析

對8 組生長表型進行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)結(jié)果如表4 所示。其中株高與地徑（0.63）和葉片寬度與葉面積（0.60）2 組生長表型兩兩性狀之間存在顯著的正相關(guān)（P＜0.05）；株高與葉片數(shù)量（0.76）、地徑與葉片數(shù)量（0.75）、葉片長度與葉片寬度（0.94）、葉片長度與長寬比（0.96）和葉片寬度與長寬比（0.85）等5 組生長表型兩兩性狀之間存在極顯著的正相關(guān)（P＜0.01）。其余各生長表型性狀間相關(guān)系數(shù)均未達到顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.21 至0.31 之間。

2.5 苗期表現(xiàn)優(yōu)良家系初選

鑒于用材樹種新品種選育中所關(guān)注的最重要性狀為生長量，即株高和地徑兩個表型，另外光合能力相關(guān)表型如葉綠素含量、葉片數(shù)量和葉面積等均會對生長量產(chǎn)生間接影響，但根據(jù)本文2.4中計算結(jié)果可知，葉片數(shù)量與株高、葉片數(shù)量與地徑呈顯著正相關(guān)，葉綠素含量、葉片長寬和葉面積等性狀與株高、地徑相對獨立，無明顯關(guān)聯(lián)。因此，本研究選擇株高和地徑兩個表型，作為苗期生長優(yōu)良家系初選關(guān)注的生長表型，以兩表型在14 個家系間的平均值與標準差之和作為篩選標準；家系C11（56.8 cm）、C13（53.1 cm）C10（52.4 cm）的平均株高大于總體平均株高（41.3 cm）與標準差（9.4 cm）之和50.7 cm，共有4 個家系的平均地徑高于總體地徑（4.9 mm）和標準差（0.6 cm）之和5.5 mm，分別為C02（6.3 mm）、C13（5.8 mm）和C12（5.6 mm）。其中C13 家系株高和地徑兩個表型均超過平均值與標準差之和的篩選標準；另外，C10 和 C11 兩個家系平均地徑雖然略低于篩選標準，但其平均株高均大于篩選標準；C12 家系的平均株高為49.7 cm，接近篩選標準，C02 家系的地徑最大（6.3 mm），其平均株高（40.4 cm）接近14 個家系的平均株高。綜上所述，共評選C02、C10、C11、C12 和C13 共5 個家系為苗期生長優(yōu)良的家系，可作為后續(xù)新品種選育需關(guān)注的重要遺傳資源。以上5 個家系，平均株高為50.12 cm，與2 代種子園中14 個半同胞家系的平均株高（41.3 cm）相比提升了21.3%；平均地徑為5.54 mm，高出14個半同胞家系總體平均地徑（4.9 mm）13.6%；在 所 選 取 的C02、C10、C11、C12 和C13 家 系中，各家系株高的變異系數(shù)分別24.3%、18.1%、16.5%、21.4% 和18.6%，平均值為19.4%，5 個家系的變異系數(shù)均低于21.9%的總體平均值；5個家系地徑的變異系數(shù)為18.9%、11.3%、15.5%、18.7%和16.5%，5 個家系的平均值為16.4%，低于18.1%的平均值，以上數(shù)據(jù)表明評選出的5 個苗期表現(xiàn)較好的家系，其子代苗木的生長也具有較好的一致性。

表3 紅錐不同家系葉片形態(tài)測量結(jié)果Table 3 Leaf morphology measurement results of different C. hystrix families

表4 紅錐不同表型間相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis between different C. hystrix traits

3 結(jié)論與討論

本研究的結(jié)果表明，紅錐2 代種子園中的14個半同胞家系在幼苗期的生長表現(xiàn)出明顯差異，根據(jù)方差分析的結(jié)果可知，苗期生長表型差異的主要因素為半同胞家系間的遺傳差異，這也與紅錐種源遺傳差異分析獲得的結(jié)果一致[10-11]，該結(jié)果也證明了現(xiàn)階段紅錐具有很好的育種潛力，可以通過優(yōu)良家系無性系化的組培繁育或建立改良種子園等方式實現(xiàn)遺傳改良，進而提升紅錐苗木質(zhì)量和紅錐木材產(chǎn)量。如家系C10，其株高變異系數(shù)為18.1%，地徑變異系數(shù)為11.3%，后者已經(jīng)接近以往楊樹Populus tomentosa 無性系選育研究中部分無性育苗過程中單株生長量的變異系數(shù)（10%）[12]；農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中，種苗的一致性是產(chǎn)品最為重要的經(jīng)濟指標之一[13]。當前，紅錐主要利用種子園收獲的種子進行繁育和造林，通過苗期生長表現(xiàn)優(yōu)良家系的評選，提升苗木生長量和一致性，可以更好的實現(xiàn)種苗生產(chǎn)，便于育苗期和造林初期進行水肥控制，提升造林成果率，降低營林成本，顯著提升全周期林地經(jīng)營的收益[2]。本研究完成的紅錐2 代種子園中14 個半同胞家系苗期生長量差異分析，可以為后續(xù)的育種提供重要的參考。

通過8 個生長表型的相關(guān)系數(shù)的計算發(fā)現(xiàn)呈顯著正相關(guān)的表型主要有：（1）株高-地徑-葉片數(shù)和（2）葉片長度-葉片寬度，其中葉片長寬與生長表型并無顯著關(guān)聯(lián)，方差分析結(jié)果顯示所有表型的差異的主要來源為不同家系的差異，因此選擇株高與地徑作為苗期生長優(yōu)良家系的評選表型。

由于紅錐生長周期較長，輪伐期25～30 年，對本研究評選出的苗期生長表現(xiàn)優(yōu)良的材料造林后生長量進行長期跟蹤調(diào)查，需進一步分析其苗期生長、早期生長和后期生長的相關(guān)性，開發(fā)有效的早期選擇方法。隨著紅錐組培技術(shù)的不斷深入研究，未來紅錐種苗生產(chǎn)可采用種子園繁育與組培無性繁育相結(jié)合的方式進行[14-17]，從已有的優(yōu)良家系子代測定林中不斷評選優(yōu)良單株，通過組培無性繁殖的方式進行優(yōu)質(zhì)種苗生產(chǎn)，同時選擇優(yōu)良無性系進行人工控制授粉以創(chuàng)制優(yōu)良新種質(zhì)，不斷推進紅錐育種進程。