文冠果优株子代苗期测定结果初报.docx

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文冠果优株子代苗期测定结果初报

文冠果优株子代苗期测定结果初报

摘要:

选用10株文冠果复选优株种子开展育苗试验,采用Logistic方程拟合文冠果优株子代苗高生长动态,决定系数达到0.933,估算了拟合方程的3个生物学参数a、b和c,以及文冠果在苗高线性生长阶段的4个关键生长参数,即最大生长速率（MGR）、线性生长速率（LGR）、线性生长量（TLG）和线性生长期（LGD）。

方差分析结果表明各优株半同胞家系间苗期主要生长性状间差异显著,家系遗传达力系数和单株遗传达力系数均在0.6以上,性状间相关系数在0.947以上,以MGR、LGR、TLG等重要性状为因子对参试的10个优株进行系统聚类分析,46#、48#、137#子代苗期主要性状MGR、LGR、TLG好于总体水平10%以上。

以这3个优良单株自由授粉子代构成的3个优良家系,与所选优树群体比较,遗传增益可达到4.9%。

研究还发现,46#、48#、137#优株家系苗高线性生长量的增加非缘于LGD的延长,而是由于MGR和LGR的提高所致。

关键词:

文冠果子代苗高生长参数遗传变异

Abstract:

Seedlingtestwascarriedoutwiththeseedsof10plustreesofXanthocerassorbifoliaBunger,Theperiodicityofseedlingshootelongationwasobservedbyusinglogisticcurvefunction.TheresultshowedthattheseedingshootelongationinXanthocerassorbifoliaBungerwaspreferablyfittedbyLogisticcurve,whosedeterminantcoefficientsaremorethan0.933.andthreebiologicalparametersofLogisticequation（a,b,c）andfourseedlingshootelongationparameters（MGR,LGR,TLG,LGD）.wasestimated,Analysisofvarianceindicatedthattherewereremarkabledifferencesamong10pluatreesprogenyofXanthocerassorbifoliaBunger.Andthecoefficientsoffamilyheritabilityandindividualheritabilitywereallmorethan0.6.Thecoefficient?

ofcharacterwasmorethan0.947.Clusteranalysisofmaincharacter（MGR,LGR,TLG）from10pluatreesprogenyobservedthatthe46#and48#and137#pluatreesprogenywasoneofthebest.andmorethan10%betterthantheoveralllevel.Geneticgainofanalysisonhalf-sibprogeniesfamilyof46#and48#and137#canreach4.9%,ThetestalsofoundthattheincreaseofTLGaboutthe46#and48#and137#wasattributedtotheaccelerationofMGRandLGR,buttheprolongationofLGD.

KeyWords:

PluaTreesProgenyofXanthocerasSorbifolia;BungerSeedlingShootElongation;GrowthParameter;GeneticVariation

1材料与方法

1.1试验材料和试验设计

文冠果优株半同胞子代测定试验点设置在北京房山窦店优株选择基地内。

计有8#、22#、46#、148#、70#、104#、137#、140#、147#、150#等10株复选优株半同胞家系进行参试。

2011年4月20日播种,试验按完全随机区组设计,每个家系独立条播4行小区,株行距20×50cm,3次重复。

种子播前处理采用快速催芽法。

在播种前15d左右将选出的种子用80℃温水浸种,初浸种时要搅拌,降温后再浸泡3d,每天换水,然后捞出放入筐内,上覆一层湿麻袋,放在20～30℃的室内催芽芽,1/3露白后开始播种,种脐平放,轻度镇压。

待小苗5cm高时,5月15日开始,每小区选10株,每5d定株观测记录其苗高,共计调查18次,调查期90d。

1.2数据处理和数学模型的建立

Logistic方程是常用于描述生物S型生长过程的数学模型,可以较好地拟合文冠果苗高生长过程,S生长曲线方程见:

对S生长曲线方程

（1）求导,得:

式中y为任一时刻t时文冠果植株的苗高;a为植株苗高的最大生长量;b为其内禀自然增长率;c为1/2生长期的时间点;v为生长速度。

S生长曲线方程

（1）上的拐点为（t0,a/2）,该点的生长速度v达到最大值（MGR）,即vmax=。

植株在整个生长期内的平均生长速率或称总平均生长速率:

生长方程

（2）上有2个拐点（t1,y1）和（t2,y2）,其中:

t1为线性生长开始的时间；t2为线性生长结束的时间,线性生长期t1,2（LGD）可用方程

（2）求得:

t1、t2间近线性生长速率（LGR）为;t1到t2这段时间的苗高线性生长量（TLG）为:

1.3统计与遗传分析

利用上述方程,求算所有观测植株苗高生长的各生物学参数,并采用SAS/GLM软件进行方差分析。

以小区平均值为单位计算苗期各性状的遗传力。

家系遗传力的求算公式为：

H2=（V1－V2）/V1（6）

单株遗传力的求算公式为：

h2=4（V1－V2）/［V1+（B－1）V2］（7）

其中V1为家系间方差;V2为家系内小区间方差,B为重复数（区组数）。

求算各生长性状间的相关系数。

聚类分析采用DPS系统聚类分析软件计算。

选择响应的计算公式为：

R=Sh2（8）

其中S为选择差;h2为单株遗传力。

遗传增益计算公式为：

G=R/原始群体平均值（9）

其中,R为选择响应。

2结果与分析

2.1文冠果优株家系苗高生长方程拟合和生物学参数估算

表1列出了10个文冠果优株家系苗高拟合生长方程的生物学参数。

结果发现,各家系拟合方程的决定系数R2变化在0.933~0.964间,平均为0.950,说明Logistic拟合曲线与实测值间的符合程度较高,用拟合方程的理论值来估测实际值具有较高的准确性（图2）。

从表1中数据可清楚地看出,参数a也即苗高最大生长量在家系间有很大变异,幅度为83.416~115.201,均值为97.557。

46#优株半同胞家系最大生长量为115.201,而70#优株家系值为83.416,前者比后者大31.584,前者是后者的1.38倍。

参数b即苗高的内禀自然增长率在10个优株家系间差异不明显;参数c即1/2生长期的时间点,在10个优株家系间也有明显差异,最大与最小相差6d,也就是说140#、150#家系要比8#、48#、147#家系提前12d封顶,这是不同地理起源的优株为躲避冻害表现出来的一种适应生态学特性,这性状对优株的区域化试验和推广范围具有重要的指导作用。

也就是说140#、150#优株子代可以在现试验区往北的区域栽培发展。

2.2不同优株子代苗期高生长节律及差异

表2列出了10个优株家系间苗高生长参数（MGR、LGR、TLG、LGD）和2个物候期参数（t1、t2）。

对比分析发现,文冠果苗高线性生长的起始时间（t1）在10个优株家系间差异不大,在5月底6月初文冠果苗高进入迅速生长期,历时60d左右,即8月初文冠果苗高快速生长期结束而进入苗木硬化期,相对于北京乡土树种国槐等,文冠果树种苗期硬化期早,封顶时间早,这也说明文冠果能在北京以北的更大范围发展推广。

最大生长速率（MGR）在优株家系间差异明显,变幅为1.543～1.044cm·d-1,46#家系最大,均值为1.543cm·d-1,70#家系值最小,均值为1.044cm·d-1,两者相差0.499cm·d-1。

线性生长速率（LGR）也是46#最大,70#最小,前者是后者的138%。

然而线性生长期（LGD）在各优株家系间几乎无差异,均为60天左右。

对于线性生长量（TLG）当数46#优株家系最大,为70#的1.40倍。

2.3不同优株间子代苗高生长变异分析

对文冠果优株半同胞家系间主要生长性状进行变异分析,以试验小区的性状表现平均值为计算单位进行方差分析,分析结果见表3。

最大生长速率、线性生长速率、线性生长量在10个优株的半同胞家系间存在显著的遗传差异,达到统计学上的0.05显著水平（F0.05（9,29）=2.22）。

也就是说,通过半同胞子代测定,苗期通过与高生长相关的最大生长速率、线性生长速率、线性生长量等性状的差异分析,进一步选留或淘汰以培育速生苗为目的优株,是可行的。

遗传参数估算结果见表3。

从表3可以看出,最大生长速率、线性生长速率、线性生长量等性状具有较高的母系半同胞家系遗传力和单株遗传力,均超过0.50。

其中最大生长速率家系遗传力和单株遗传力均最高,分别达到0．6926、0.6715。

线性生长期的家系遗传力、单株遗传力较小,在0.2水平上,是开展优良家系选择时不应把线性生长期作为目标性状。

遗传力是反映树木在某一性状上亲代与子代间相似程度的一项指标,最大生长速率、线性生长速率、线性生长量就苗期生长的主要生长性状,遗传力高,说明这些性状的表现中,由遗传所决定的比例较高,子代重现其亲代表现的可能性大。

因此,根据这些性状表现进行文冠果苗期优良家系选择和优良单株选择,都可获得较高的遗传增益。

2.4性状间相关分析

求算最大生长速率、线性生长速率、线性生长量及线性生长期之间的相关性,结果发现最最大生长速率、线性生长速率、线性生长量彼此之间存在明显的线性相关,结果见表4。

也就是说,线性生长速率大的家系其最大生长速率也大,同时其线性生长量也大。

进一步的相关分析发现,苗高参数与最大生长速率、线性生长速率、线性生长量与间相关关系紧密,而与LGD的相关性不显著,这意味着文冠果高线性生长量的增加并非缘由于线性生长期的延长,而是因为最高生长速率和线性生长速率的提高所致。

2.5优良单株精选与优良家系选择

根据各表型优株的半同胞子代最大生长速率、线性生长速率、线性生长量等3个性状表现,进行遗传型优良单株、优良家系的选择。

将各表型优株的半同胞子代最大生长速率、线性生长速率、线性生长量数据,用DPS系统聚类软件进行聚类分析。

结果是46#、48#、137#优良单株半同胞子代群体最大生长速率、线性生长速率、线性生长量等3个性状综合表现优秀,且性状彼此之间密切相关,以相关系数r=0.947~0.989为相似性水平,可以归并为同一组,命名为Ⅰ水平,其余归并为二组,命名为Ⅱ水平。

3个遗传型优良单株半同胞家系最大生长速率为1.383,比总体水平1.207高出15.6%,比水平Ⅱ高出22.3%。

线性生长速率水平Ⅰ也比总水平高出12.4%,比水平Ⅱ高出18.7%。

线性生长量水平Ⅰ也比总水平高出13.0%,比水平Ⅱ高出19.8%。

以生物质能源林为主要栽培目的时,生长性状也是选先的目标性状之一,而苗高是苗期是最重要的生长性状。

经过遗传测定获得的水平Ⅰ群体其自由授粉子代的苗高,与10个优良单株的子代群体总体水平相比较,选择响应R=6.9cm,遗传增益⊿G=4.9%。

3小结与讨论

构建生长模型估算相关的林木生长参数,可以较好地揭示不同林木基因型生长特性差异及内在规律,并可根据生长特性差异实施科学的育林措施以提高林木生长量。

林木生长参数或生物学参数估算是人工林培育的基础研究内容,而选用适宜的生长模型则是其关键[12]。

本文选用Logistic方程拟合文冠果优株半同胞子代苗高生长动态,发现其拟合程度很好,决定系数在0.933以上。

基于Logistic拟合方程,估算了拟合方程的3个生物学参数a、b和c,以及文冠果在苗高线性生长阶段（5～7月速生期）的4个关键生长参数,即最大生长速率、线性生长速率、线性生长量和线性生长期。

通过对半同胞子代进行测定及方差分析、相关分析,了解复选的文冠果优良单株半同胞子代最大生长速率（MGR）、线性生长速率、线性生长量性状表现在家系水平上的差异,估算各性状家系遗传力和单株遗传力,并以最大生长速率、线性生长速率、线性生长量重要性状为因子对参试的10个复选优株进行系统聚类分析,将其划分为2个水平,从而选定水平I的46#、48#、137#3个遗传型优良单株。

以这3个优良单株自由授粉子代构成的3个优良家系,与所选优树群体比较,遗传增益可达到4.9%。

研究还发现,46#、48#、137#文冠果优株家系苗高生长量大,不是由于其线性生长期的增长,而由于线性生长速率的提高和线性生长量的增加之故,这也意味着在文冠果苗高或树高线性生长期内宜采用通过提高线性生长速率的育苗育林技术措施,而难以通过延长线性生长期来达到提高苗高生长的目的。

本试验研究时间尚短,文冠果优株各家系的后期表现,有待于进一步观察。

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