楸树杂交育种初报2.doc

楸树杂交育种初报王小艳 赵鲲 焦云德（洛阳市林业科学研究所） 通过对楸树杂交育种的系统研究，提出了楸树人工控制杂交育种新方法，并通过人工杂交及子代测定，筛选出了表现优良的家系，在此基础上，选出了楸树杂种超级苗29个。随着我国楸树科研、生产的迅猛发展，最近几年有关楸树的研究成果不断涌现，广大林业科研、教学部门为解决楸树发展中的实际问题，先后就楸树的分布、资源调查与收集、杂交育种及无性快速繁殖技术等进行了详细研究，并取得了可喜成果，为这一珍贵树种的发展创造了良好条件。目前，一个从中央到地方，自上而下的研究楸树，大力发展楸树的热潮正在全国兴起。可以预料，在不长的时间内，楸树必将成为继泡桐、杨树之后的第三代优质、速生、生态经济型用材树种，成为我国广大地区的主要造林树种之一。但是，由于楸树自花不育、花而不实，自古以来人们一直采用“取旁生者植之”的方法繁殖楸树，代代相传形成了楸树的单一无性系，这一结果使一个地区大都只有一个无性系存在，加之楸树自花不育，且大部分品种花期不遇，从而造成了楸树很少结果的现象。使楸树天然杂交育种受到了极大限制。为迅速培育楸树良种，中国林科院林业研究所和洛阳市林业科学研究所在“七五”楸树研究的基础上，率先开展了楸树人工控制杂交育种和亲本配合力测定，并对杂种苗后代进行了超级苗选择，为楸树多世代育种和新无性系选择奠定了基础。1 楸树杂交亲本的选择及杂交组合杂交亲本的选择包括杂交组合的选择和杂交母树的选择。本次杂交亲本的选择是在“七五”已建试验林中进行的，亲本均是经过无性测定表现优良的单株。主要选择依据是生长快、干形好、抗性强。本次试验共选择杂交亲本8个，它们分别是4001、4002、7080、6523、3603、长3、3606、3842。2楸树杂交方法杂交是在河南洛阳林科所1993年营建的楸树无性系试验林的大树上进行的。对基金项目：国家十五科技攻关项目(2004BA515B0403); 楸树遗传育种和转基因林木安全评估研究.一些花期不遇的单株采取了花枝延期和催花的技术处理措施，杂交时间持续一周左右，杂交后挂标签，登记组和及杂交时间，2002年4月，对上述无性系间的组合进行大树野外人工杂交。在楸树开花盛期（4月7号到15号），直接摘取父本花朵，将花粉抹到母本柱头上。由于楸树自花不育，杂交后不必去雄和套袋。为确保授粉一次成功，同一杂交组合，连续进行多次授粉。结果见表：楸树杂交育种结果情况。3.楸树杂种苗的培育和选择3.1楸树杂种苗的培育 由于楸树杂交育种获得的种子相对有限,在进行杂种苗培育时采用营钵播种育苗。一方面可提高杂种苗的产苗量,同时又便于育苗条件的控制，减少环境差异，提高苗期选择的准确性。当苗木长到15cm后，带营养钵转入大田。并进行常规大田管理，适时记录相关生长性状，特别是中间生长性状。年终调查苗高生长量。见下表。表1：楸树杂交育种结果情况类别编号母本地址树龄（年）授粉日期果长种长种子带毛长种宽种子发芽率%苗木生长势父本地址树龄（年）苗高m0014001洛阳试验林1117/4641.424.010.1245良金丝楸537工厂院内1号树182.30024002同上1116/4461.044.6.2522良金丝楸537工厂院内1号树182.50036523同上1116/4641.123.7.1010一般金丝楸537工厂院内2号树171.70047080同上1117/448.863.6.1120良金丝楸537工厂院内2号树171.40053068同上1118/4521.1.110金丝楸混合花粉537工厂院内17-180067080同上1117/4741.06.150同上同上170076523同上1118/453.61.114.1.243一般同上同上171.20087080同上1119/443.3.662.9.1140一般3065洛阳试验地111.530096523同上1117/4471.13.6.155弱3065同上111.70103842同上1118/449.61.103065同上110114001同上1118/462.61.14.2.121极弱3065同上111.00124002同上1119/441.41.24.3.161弱长果林科所131.00134001同上1117/4481.243.6.1704002洛阳试验地110144002同上1117/472.71.307080同上110157080同上1118/449.51.13.7.1530一般6523同上111.7-6523同上1130良长果林科所151.8-4002同上11良长果同上151.4 从上述杂交的结果可以看出，楸树不同种（类型）间杂交具有不同的杂交结果，一些种间杂交是不结种的，当然造成这一结果的原因是多方面的，有的是花期不遇，有的是花粉质量发育不良所致，还有一部分是双亲花期不育，杂交时所采用的花粉已是失去生命力的花粉或者母本的柱头已闭合失去授精的可能。但种内不同类型间的杂交也有结果的，这说明同种不同类型间在生长发育上是有一定的基因变异，但也有可能是同种间杂交本身就有结果的可能。关于这一问题还有待从不同类型间遗传进化关系及楸树分类学、遗传分子学上进行专项研究。3楸树杂交育种的主要技术自然界中楸树属虫媒花，花期7-10天，但不同种楸树花期不遇，是楸树杂交育种的最大障碍，这给杂交育种工作造成了很大困难。因此解决杂交亲本花期不遇是楸树杂交育种的关键技术。如滇楸的花期较楸树其它类型早7-10天。本次采用的主要方法是花枝离体水培技术。将早花品种提前剪取花枝，在低于室温的环境下培育（父本），同时又将一些晚花品种置于高于常温的环境水培。这是楸树杂交育种的关键。3.1 楸树全同胞子代测定3.1.1 材料和大田设计 材料来自上述播种苗，2004年春天，将上述苗木分系号营建家系子代测定林，大田设计为完全随机区组。不等株小区（4-36株），3次重复。试验地位于河南省洛阳市郊区，土壤为沙壤土，PH值7.3。造林当年地上平茬。年底调查苗高和胸径。2005年春对主干回截50cm。以利发芽抽枝。2005年12月调查苗木胸径。结果见表2。表2：楸树家系生长调查表 单位：cm序号重复系号平均比金丝楸提高11号3.363.653.543.521.23(53.7%)22号3.874.293.653.941.65(72%)30022.502.383.002.640.34(14.8)40043.363.342.843.180.89(39%)50153.972.93.443.441.15(50%)613号3.884.03.393.761.47(64%)70013.513.643.343.501.21(53%)80083.543.473.283.431.14(50%)99号3.433.062.793.090.8(35%)10金丝楸2.512.372.002.29011陕灰2.021.731.991.91-0.38(-17%)12光叶楸2.922.462.502.630.34(15%)对上述家系进行方差分析,结果见表3表3楸树家系方差分析表变异来源自由度离差平方和均方均方比Fa组间1112.591.144513.53*F0.01(11,24)=3.17组内242.030.08458总的3514.620.4177 方差分析表明,楸树不同家系间存在极显著的生长差异.。为进一步研究不同家系间的差异情况，对上述十二个家系采用q检验法进行多重比较分析。查表得q0.05(12,24)=5.1,计算临界值D。D=5.1(0.08458/3)1/2=0.86 对各系号进行多重比较，结果见表4。表4：各系号多重比较 单位：cmXi-XjXiXi-陕灰Xi-金丝Xi-光叶Xi-002Xi-9Xi-004Xi-oo8Xi-o15Xi-001Xi-1Xi-13Xi-2=3.942.03*1.65*1.31*1.3*0.850.760.510.50.440.420.1813=3.761.85*1.47*1.13*1.12*0.610.580.330.320.260.241=3.521.61*1.23*0.89*0.88*0.430.340.090.080.02001=3.501.59*1.210.87*0.86*0.410.320.070.06015=3.441.53*1.15*0.810.80.350.260.01008=3.431.52*1.14*0.80.790.340.25004=3.181.27*0.89*0.550.540.099号=3.091.18*0.800.460.45002=2.640.730.350.01光叶=2.630.720.34金丝楸=2.290.38陕灰=1.91注*为差异显著3.2 楸树超级苗选择自然界中的楸树自花不育,其遗传基础为杂合体,因此杂交后楸树实生苗后代分离较大,有一些单株表现出特异的生长性状,杂种优势十分明显。杂种后代在种子、果实形状、叶形、叶色、树皮颜色、皮孔形状、皮孔分布等质量性状上变化很大，而且在苗高、胸径、叶长、叶宽、叶柄大小等数量性状上都有明显区别。杂种的高度分离为我们良种选育提供了丰富的原始材料。采用这些苗木作为建立楸树优良无性系的初选单株，或用于建立楸树实生种子园，可大大缩短楸树选择育种时间，节省大量人力物力和财力。同时也是研究楸树早期鉴定的一种有效途径。现将楸树超级苗选择方法简介如下：（1）苗木生长调查 由于杂种苗数量不多，我们采用每木调查法进行全面调查。年底落叶后，实测各家系（组合）的苗高、地径。根据苗木生长情况，确定苗高和地径的分级标准。本次的分级标准是：大于2米的为一级苗；1.5-2米的为二级苗；1-1.5米的为三级苗；小于1米的为四级苗,共4个标准。苗高阶为0.5米。（2）计算标准差 按照生物统计学要求计算各杂交组合的平均高（x）和标准差(s)。(3) 楸树实生苗优良单株早期选择 根据楸树杂种苗的实际生长情况，为了防止部分优良基因资源的流失，本次采用平均高加一倍标准差作为苗期单株选择标准