广西田林种源红椿优树子代苗的早期选择

李付伸, 韦秀媚, 彭雪迪, 王劲松, 姚国琼, 黄志玲

(1.广西国有维都林场,广西 来宾 546100;2.广西壮族自治区林业科学研究院,广西 南宁 530002)

红椿(ToonaciliateRoem.)别名红楝子,为楝科(Meliaceae)香椿属落叶大乔木,有“中国桃花心木”之美誉,1991年被列为第1批国家Ⅱ级保护濒危物种[1-2]。红椿是热带、亚热带地区珍贵速生用材树种,其木纹美丽、材性优良、细密坚韧且不易变形,是家具、车船制造及室内装饰用材的上等木材。红椿主要分布于我国华东、华南、华中以及西南地区[3],其中广西红椿集中在桂西北地区,垂直分布于海拔300～900 m之间,以田林县、隆林县、西林县及贵港市的天然资源最为丰富。红椿自然资源现存稀少、种群规模小,易造成近交衰退,且人为干扰使其生境遭到严重破坏[4]。

苗期选择是良种选育的基础,我国红椿种子成熟期分别在6—7月和10—11月,其中云南、广西和贵州分布区的种子成熟期在6—7月,四川、湖北、福建及海南等分布区的种子成熟期在10—11月。根据红椿分布区的气候特征及立地条件开展不同种源及家系试验,对各分布区红椿优良种源及家系的选择具有重要意义。部分学者研究了四川、湖北、湖南和江西等分布区不同种源及家系的红椿苗木苗高、地径及叶片等生长性状,结果表明,红椿苗高与地径的遗传力均较大,且苗高遗传力大于地径遗传力,说明苗高和地径可作为红椿苗期选择的指标[5-11]。当前,有关广西分布区红椿苗期优良家系的早期选择尚未见报道。因此,本研究以广西田林县20个红椿优树子代苗为试验材料,研究红椿苗高、地径等生长性状的遗传变异,以期为广西红椿良种选育以及遗传改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2019年6月底至7月初,在广西田林县采用优势木对比法选择20株干形通直、生长健壮且无病虫害的红椿优树并采集种子,采种优树具体生长状况见表1。采集棕褐色且未开裂的蒴果,摊开阴晾至果实开裂,种子随采随播。采用质量分数为0.3%的KMnO4溶液浸种15 min后用清水洗净,置于高25 cm、宽100 cm的湿沙床催芽。

1.2 试验地概况

试验地位于广西来宾市维都林场雅江分场(109°32′E, 23°85′N),属亚热带季风气候,年均气温20.7 ℃,年均日照时数1 750.4 h,全年无霜期达327 d,年均降雨量1 370.9 mm,年均蒸发量1 711.6 mm。圃地海拔70 m,为排水良好、背风向阳、肥力中等的平缓地。

1.3 试验方法

2019年8月中旬,待芽苗长至5 cm时进行移栽,育苗基质为100%黄心土,容器规格12 cm×14 cm。按随机区组设计,3次重复,每个处理30株。苗木按照常规的淋水、除草及病虫害管理,每隔10 d淋施1次0.5%(质量分数)的复合肥水溶液。2019年9月、10月及11月的中旬对20个红椿家系进行每木检尺,采用钢卷尺测量苗高、电显卡尺测量地径。

1.4 统计与分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0统计软件进行数据处理与分析。

家系遗传力:h2=(MSv-MSt)/MSv;遗传变异系数:CV/%=(S/X)×100;遗传增益:△G/%=(h2Si/X)×100。式中,MSv为处理间均方,MSt为处理内均方,S为标准差,X为某一性状的群体平均值,h2为性状的遗传力,Si为家系选择差[12-13]。

2 结果与分析

2.1 红椿优树子代苗生长性状分析

对20个红椿优树子代苗的苗高和地径进行方差分析(表2)。由表2可见,不同苗龄红椿优树子代苗苗高和地径在家系间差异均达极显著水平(P<0.01),表明家系间的变异较大,可对不同苗龄家系间的苗高、地径进行多重比较。

表2 不同苗龄红椿优树子代苗生长性状的方差分析1)Table 2 Variance analysis on growth of T.ciliata elite tree progenies with different ages

由表3可知,20个红椿优树子代苗1、2和3月龄的苗高分别为4.6～9.5 cm、8.9～18.9 cm和21.1～42.1 cm,地径分别为0.73～1.41 mm、1.50～3.26 mm和3.22～6.11 mm。其中,1月龄苗高生长排名前4的家系为:TL-5>TL-14>TL-15>TL-6,地径生长为:TL-16>TL-15>TL-6>TL-2;2月龄苗高生长排名前4的家系为:TL-16>TL-14>TL-5>TL-15,地径生长为:TL-16>TL-6>TL-15>TL-2;3月龄苗高生长排名前4的家系为:TL-16>TL-2>TL-15>TL-14,地径生长为:TL-16>TL-2>TL-6>TL-15。由此可见,不同苗龄TL-2、TL-6、TL-14、TL-15和TL-16家系的苗高及地径生长均较好。不同家系1月龄与2月龄间的苗高净生长量为3.0～10.5 cm,地径净生长量为0.46～1.86 mm,该阶段为红椿苗木的生长初期,生长较为缓慢;2月龄与3月龄间的苗高净生长量为12.2～25.4 cm,地径净生长量为1.38～2.84 mm,此期间苗木生长快速,净生长量较大,该阶段为红椿苗木的速生期。由表3还可见,TL-5家系1月龄苗高最大,与TL-14、TL-15、TL-6和TL-16家系差异不显著,但显著高于其他15个家系;TL-16家系地径最大,与TL-15家系差异不显著,但显著高于其他18个家系。TL-16家系2月龄苗高最大,与TL-14家系差异不显著,但显著高于其他18个家系;TL-16家系地径最大,且显著高于其他19个家系。TL-16家系3月龄苗高、地径均最大,且地径显著高于其他19个家系。总体来看,3月龄红椿优树子代苗不同家系间苗木生长分化更大。

表3 不同苗龄红椿优树子代苗生长性状比较1)Table 3 Comparison of seedling growth of T.ciliata elite tree progenies with different ages

2.2 红椿优树子代苗生长变异分析

遗传力是衡量苗木生长性状遗传能力稳定性的重要指标,以遗传力较大的性状为指标进行选择,有望获得较大的遗传增益[14]。对3月龄红椿苗木生长量进行遗传参数评估发现,20个家系苗高与地径的遗传力(分别为0.929、0.845)均较大,且苗高的家系遗传力大于地径,表明苗高受遗传因素制约的程度比地径高。红椿优树子代苗苗高及地径生长变异见表4。由表4可知,20个家系苗高均值在21.1～42.1 cm之间,平均苗高为28.3 cm,其中8个家系的苗高超过平均值,占家系总数的40%;不同家系地径均值在3.22～6.11 mm之间,平均地径为3.99 mm,其中9个家系的地径超过平均值,占家系总数的45%。20个家系苗高变幅为14.0～80.4 cm,变异系数为18.03%～42.61%;地径变幅为1.46～11.52 mm,变异系数为25.71%～51.05%。苗高、地径的变异系数均大于15%,表明不同家系的苗高与地径均存在丰富的遗传变异。其中,TL-16家系苗高和地径的均值及遗传增益均最大,苗高(42.1 cm)为平均苗高的1.49倍,地径(6.11 mm)为平均地径的1.53倍,苗高和地径遗传增益分别为45.30%和44.90%,优于其他19个家系。

表4 红椿优树子代苗苗高及地径生长变异Table 4 Growth variation in height and ground diameter of T.ciliata elite tree progenies

2.3 红椿优树子代苗优良家系的选择

对3月龄红椿子代苗生长量进行聚类分析,结果见图1。由图1可知,不同家系可分为6大类,Ⅰ类家系4个:TL-16、TL-2、TL-15、TL-14;Ⅱ类家系4个:TL-6、TL-5、TL-1、TL-7;Ⅲ类家系3个:TL-18、TL-19、TL-4;Ⅳ类家系4个:TL-17、TL-10、TL-20、TL-3;Ⅴ类家系4个:TL-13、TL-9、TL-12、TL-8;Ⅵ类1个,为TL-11。其中Ⅰ、Ⅱ类家系苗高和地径的遗传增益均为正值,其余4类家系除TL-18的地径遗传增益为正值外,其他家系均为负值。

图1 红椿优树子代苗生长聚类分析Figure 1 Cluster analysis in seedling growth of T.ciliata elite tree progenies

红椿苗高家系遗传力(0.929)大于地径家系遗传力(0.845),优良家系的选择按苗高为主、地径为辅的原则进行,苗高生长表现为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ。以20%的入选率选取,4个Ⅰ类家系均为优良家系,苗高分别为42.1、39.0、36.9和35.8 cm,平均苗高为38.5 cm,苗高遗传增益分别为45.30%、35.12%、28.23%和24.62%,平均遗传增益为33.32%;地径分别为6.11、5.08、4.53和4.09 mm,平均地径为4.95 mm,地径遗传增益分别为44.90%、23.08%、11.44%和2.12%,平均遗传增益为20.39%。从表3可以看出,入选的4个家系苗高、地径生长总体上高于其他16个家系,且苗高与地径的遗传增益均较大。

3 讨论与结论

本研究对20个广西单一种源的红椿种质开展子代苗早期选择,结果表明,1、2和3月龄红椿优树子代苗苗高和地径在家系间差异均达极显著水平;3月龄优树子代苗苗高在14.0～80.4 cm之间,地径在1.46～11.52 mm之间。肖兴翠等[15]在四川省进行40个红椿与毛红椿家系苗期选择发现,1年生家系苗苗高在10.2～35.5 cm之间、地径在3.08～4.94 mm之间;李培等[16]探讨了不同种源红椿1年生苗期生长节律发现,广西隆林、田林种源的速生期短,但速生期的净生长量大,说明广西红椿苗木具有培育周期短、生长快且分化较大等特点。因此,3月龄红椿苗木生长指标可作为红椿苗期优良家系的选择依据。

本研究表明,20个红椿家系的平均苗高、地径分别为28.3 cm、3.99 mm,家系遗传力分别为0.929、0.845,表明苗高受遗传控制高于地径,可作为红椿苗期优良家系选择的主导因子。红椿家系苗高与地径的变异系数分别在18.03%～42.61%、25.71%～51.05%之间,说明这20个家系间存在丰富的遗传变异,遗传改良的选择空间较大。通过聚类分析,将20个红椿家系分为6大类(Ⅰ～Ⅵ),其苗高生长量依次为:Ⅰ(4个)>Ⅱ(4个)>Ⅲ(3个)>Ⅳ(4个)>Ⅴ(4个)>Ⅵ(1个)。以20%的入选率选出4个优良家系,为Ⅰ类家系的TL-16、TL-2、TL-15和TL-14。4个优良家系的平均苗高和地径分别为38.5 cm、4.95 mm,苗高与地径的平均遗传增益分别为33.32%、20.39%,具有非常明显的生长优势,可为后续的良种选育提供依据。对照采种优树生长状况表,入选的4个优良家系与优树的生长表现没有明显的关系,优良家系的生长表现也有待在子代测定林的持续研究观测中加以验证。