馮 峻，董云祥，羅正平，潘涌智，伍健榕，許玉蘭，吳利華

(1.云南省林木種苗工作總站，云南 昆明 650215；2.楚雄市林業(yè)和草原局，云南 楚雄 675000；3.西南林業(yè)大學 云南省森林災害預警與控制重點實驗室，云南 昆明 650224；4.西南林業(yè)大學 西南山地森林資源保育與利用教育部重點實驗室，云南 昆明 650224；5．西南林業(yè)大學 地理與生態(tài)旅游學院，云南 昆明 650224)

【研究意義】華山松(PinusarmandiFranch.)屬松科(Pinaceae)松屬(Pinus)喬木，是中國特有的五針松樹種[1]。云南是華山松主要分布區(qū)，林分面積和蓄積量居云南喬木林樹種的前10位[2]，具有栽培歷史悠久、分布廣泛、適應性強等特點，也是云南特有造林、用材、用脂、栲膠和種仁食用樹種，在林業(yè)建設和生態(tài)文明建設中占有顯著地位。選擇適宜和優(yōu)良的種源，是林木良種選育的基礎，是提高林木產(chǎn)量和質(zhì)量的重要途徑，1984年原云南省林業(yè)廳以宜良、楚雄、南華、會澤、騰沖、巍山等縣(市)的6個種源為選擇對象，選出表型優(yōu)良的129株優(yōu)樹，在楚雄市紫溪山林場營建華山松第一代無性系種子園，種子園1998年開始結實，2002年開始進入盛產(chǎn)期，年均可產(chǎn)3 t左右的良種。林木育種研究的對象是群體[3]，優(yōu)良種源是第一代種子園遺傳改良研究中重要的育種群體?！厩叭搜芯窟M展】華山松對生境變化反應比較敏感，受生境差異、自然選擇等因素影響，種內(nèi)遺傳分化明顯，產(chǎn)生極為豐富的地理變異種源[4]；華山松又是一個多層次遺傳變異樹種，在遺傳改良過程中存在多層次的遺傳改良可供選擇和利用[4]，除種源間、種源內(nèi)的遺傳變異外，還有家系(無性系)、單株的遺傳變異。不同種源的華山松在相同環(huán)境下，各種源在形態(tài)、生長量、適應性、遺傳穩(wěn)定性和抗凍性等方面均存在顯著的遺傳變異和差異[5-9]?！颈狙芯壳腥朦c】研究和分析第一代華山松種子園內(nèi)各種源表型變異規(guī)律、差異特點，系統(tǒng)地揭示不同種源對環(huán)境的適應情況，進而為第一代種子園再選擇和遺傳改良提供優(yōu)良種質(zhì)材料和理論依據(jù)?！緮M解決的關鍵問題】以華山松第一代無性系種子園為研究對象，對華山松不同種源的樹高、胸徑、冠幅、材積和結實球果等表型性狀進行調(diào)查、分析和研究，以期揭示第一代華山松種子園表型性狀在種源間、種源內(nèi)的變異規(guī)律、差異特點、相關性和優(yōu)良種源的評定等，為優(yōu)良繁殖材料的再選擇、雜交育種親本選配、遺傳測定林建設和高世代種子園建設等提供理論依據(jù)和技術支持，也可為大面積華山松營林提供優(yōu)良材料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

楚雄市紫溪山林場華山松第一代無性系種子園位于楚雄市紫溪山自然保護區(qū)內(nèi)，距楚雄市西南20 km，地處北緯24°58′58″～25°04′02″，東經(jīng)101°22′29″～101°26′07″，海拔2200～2400 m，地勢平緩，光照充足，總面積51 hm2，分為良種生產(chǎn)區(qū)、子代測定區(qū)和實驗示范區(qū)等；該地屬北亞熱帶溫涼濕潤氣候，年平均氣溫12 ℃，平均最高氣溫20 ℃，最低氣溫-6 ℃左右，年降雨量1000 mm，平均相對濕度80 %～85 %。土壤為暗紅壤，土層深厚，有機質(zhì)含量高，分解較快，質(zhì)地疏松，吸水性、透氣性良好，土壤中氮、磷、鉀等有效成分含量較高。

1.2 試驗材料及調(diào)查

以楚雄、騰沖、南華、會澤、巍山和宜良等縣市6個種源(表1)為研究對象。2018年對6個種源的樹高、胸徑、冠幅等生長指標進行全面調(diào)查，采用測高儀測定華山松樹高，用圍徑尺測量胸徑，用皮尺測定冠幅；調(diào)查統(tǒng)計6個種源的結實量。

表1 華山松第一代無性系種子園各種源原產(chǎn)地概況Table 1 The general information of origin places for provenances in the first generation clonal seed orchard of Pinus armandi Franch.

1.3 分析方法

采用Excel和SPSS.18對數(shù)據(jù)進行處理、分析。

華山松材積采用V=aDbHc公式計算，其中V為單株材積，D為胸徑，H為樹高，a=0.000073535016，b=2.0015694，c=0.7888835。

重復力計算公式[11]：R=1-1/F，式中：R為某一性狀重復力，F(xiàn)為方差分析中的F值。

2 結果與分析

2.1 不同華山松種源性狀生長和變異分析

2.1.1 不同華山松種源性狀生長分析 由表2可知，6個華山松種源平均樹高為11.09 m，幅度在10.87～11.95 m，樹高最大的是南華種源11.95 m，最小的是巍山種源10.87 m；平均胸徑為21.51 cm，幅度在20.74～23.41 cm，胸徑最大的是會澤種源23.41 cm，最小的是巍山種源20.74 cm；平均材積為0.257 m3，幅度在0.237～0.307 m3，材積最大的是會澤種源0.307 m3，最小的是巍山種源0.237 m3；平均冠幅為6.97 m，幅度在6.68～7.474 m，冠幅最大的是南華種源7.474 m，最小的是騰沖種源6.68 m；平均結實球果數(shù)為6.98個，幅度在4.37～10.83個，結實球果數(shù)最大的是南華種源10.83個，最小的是宜良種源4.37個；華山松種子園林分保存情況良好，有較好的生長表現(xiàn)，在種子園遺傳改良過程中有著重要的基礎作用。

表2 不同華山松種源生長性狀的均值、標準差和多重比較Table 2 The mean values,standard deviations and multiple comparisons of growth traits for different provenances of Pinus armandi Franch.

2.1.2 不同華山松種源性狀變異分析 由表3可知，變異系數(shù)可反映華山松第一代無性系種子園種源間與種源內(nèi)性狀值的離散情況，變異系數(shù)小則性狀穩(wěn)定，變異系數(shù)大則離散程度大。6個華山松種源樹高平均變異系數(shù)為22.98 %，幅度在21.01 %～23.49 %，變異最大的是巍山種源23.49 %，最小的是騰沖種源21.01 %。胸徑平均變異系數(shù)為25.57 %，幅度在20.48 %～27.64 %，變異最大的是會澤種源27.64 %，最小的是騰沖種源20.48 %。材積平均變異系數(shù)為60.76 %，幅度在53.93 %～62.07 %，變異最大的是巍山種源62.07 %，最小的是騰沖種源53.93 %。冠幅平均變異系數(shù)為22.29 %，幅度在16.16 %～24.29 %，變異最大的是巍山種源24.29 %，最小的是騰沖種源16.16 %。結實球果平均變異系數(shù)為130.45 %，幅度在96.67 %～170.47 %，變異最大的是宜良種源170.47 %，最小的是南華種源96.67 %；6個華山松種源性狀平均變異系數(shù)中宜良種源變異系數(shù)最大58.64 %，南華種源變異系數(shù)最小42.92 %。結果表明南華種源性狀穩(wěn)定，華山松種子園種源間、種源內(nèi)均存在廣泛和豐富的變異，有很大的選擇潛力，為種子園開展選育提供有利條件。

表3 不同華山松種源性狀的變異情況Table 3 The variations of traits for different provenances of Pinus armandi Franch.

2.2 不同華山松種源性狀差異分析

2.2.1 不同華山松種源性狀方差分析 華山松第一代無性系種子園種源間和種源內(nèi)的方差分析結果見表4。種源間的F值為2.42～8.26，經(jīng)顯著性檢驗顯示，除樹高在種源間的差異呈顯著水平(P<0.05)外，其他4個性狀的差異均呈極顯著水平(P<0.01)，生長差異較大；各性狀的重復力為58.74 %～87.90 %，其中：胸徑、材積和結實球果均達到80 %以上。種源內(nèi)的F值為2.30～2.78，顯著性檢驗顯示，5個性狀的差異均呈極顯著水平(P<0.01)，生長差異較大；各性狀的重復力為56.44 %～63.99 %，其中：胸徑、冠幅和結實球果均達到60 %以上。

表4 不同華山松種源性狀方差分析Table 4 Analysis of variances of traits for different provenances of Pinus armandi Franch.

華山松種源間存在顯著差異，但不代表各種源兩兩之間也存在顯著差異，因此需要對各性狀進行多重比較。經(jīng)多重比較由表2可知，會澤與南華，巍山與南華、宜良，楚雄與南華種源之間樹高生長差異達顯著水平。會澤與巍山、楚雄，楚雄與會澤種源之間胸徑生長差異達極顯著水平；會澤與騰沖、宜良，巍山與楚雄、南華種源之間胸徑生長差異達顯著水平。會澤與騰沖，巍山與楚雄、南華、宜良，騰沖與楚雄、南華、宜良種源之間冠幅生長差異達顯著水平。會澤與騰沖、楚雄，南華與騰沖、楚雄、宜良種源之間結實球果差異達極顯著水平；會澤與巍山、宜良，巍山與騰沖、楚雄、南華、宜良種源之間結實球果差異達顯著水平。會澤與巍山、楚雄種源之間材積生長差異達極顯著水平；會澤與騰沖，巍山與南華種源之間材積生長差異達顯著水平。

華山松種子園各性狀在種源間和種源內(nèi)均有差異，不同種源的華山松遺傳分化顯著，差異由遺傳因素引起，而且受高等遺傳力制約，有很大的選擇潛力，通過選擇可獲得不同層次的遺傳增益。

2.2.2 不同華山松種源間表型分化分析 通過方差分析將表型變異加以分解，分別計算種源間、種源內(nèi)方差分量占總變異的百分比，結果見表5。種源間的方差分量占總變異的1.75 %，種源內(nèi)的方差分量占總變異的13.56 %，誤差占總變異的84.69 %；5個性狀的表型分化系數(shù)變異為1.09 %～17.42 %，其中結實球果的表型分化最大17.42 %，樹高的表型分化最小1.09 %。種源間的平均表型分化系數(shù)為10.89 %，表明華山松種源的表型性狀變異主要來源于種源內(nèi)。

表5 不同華山松種源各性狀方差分量及種源間表型分化系數(shù)Table 5 The variance components of traits and the phenotypic differentiation coefficients between different provenances of Pinus armandi Franch.

2.3 不同華山松種源相關分析

為研究華山松種源各生長指標與原地產(chǎn)經(jīng)、緯度之間的關系，以種源為控制量對6個種源的5個生長指標，原地產(chǎn)經(jīng)、緯度進行相關分析(表6)。樹高與緯度呈顯著正相關；胸徑與經(jīng)度、緯度、樹高呈顯著正相關；冠幅與經(jīng)度、緯度、樹高呈極顯著正相關；結實球果與經(jīng)度、緯度呈顯著正相關，與樹高、胸徑、冠幅呈極顯著正相關；材積與經(jīng)度、緯度、樹高、胸徑、冠幅、結實球果呈極顯著正相關。

表6 各種源生長性狀、經(jīng)緯度相關性分析Table 6 The correlation analysis of growth traits and latitude,longitude for various provenances

2.4 種源綜合評價

如表7所示，Pi值最小的是南華種源，其次是宜良種源、騰沖種源、會澤種源、楚雄種源、巍山種源。排名第1的南華種源各性狀變異系數(shù)相對其它種源變化不大，表現(xiàn)最穩(wěn)定，樹高、胸徑、冠幅、結實球果數(shù)和材積相比總體均值，分別增長7.71 %、4.67 %、7.23 %、55.09 %和13.5 %，其各性狀預期遺傳增益分別為4.79 %、3.95 %、5.63 %、5.63 %、48.95 %和11.22 %。種源的綜合評定為進一步開展選擇、雜交育種提供了數(shù)據(jù)和原始材料，也為各造林地區(qū)確定華山松生產(chǎn)力高、穩(wěn)定性好的種源提供了科學依據(jù)，但優(yōu)良種源還需進行遺傳測定進一步確定。

表7 不同華山松種源選擇結果Table 7 The selection results of different provenances of Pinus armandi Franch.

3 討 論

3.1 關于種子園各種源的差異

華山松是雌雄同株異花授粉的植物，長期在種子園內(nèi)進行自由授粉，6個華山松種源生長性狀表現(xiàn)良好，證明表型選擇是有效的。相同環(huán)境下，不同種源的不同性狀在發(fā)育過程中產(chǎn)生不同程度的差異，形成廣泛和多樣的雜種群體；不同性狀在種源間和種源內(nèi)，均存在不同程度的差異，差異呈顯著或極顯著水平，種源間的差異大于種源內(nèi)的差異，均受高等遺傳力控制，再進行性狀選擇，可獲得更高的遺傳增益。表型選擇建立的第一代無性系種子園各種源的不同性狀分化明顯，存在差異，表型優(yōu)良不代表基因型優(yōu)良，建設遺傳測定林開展遺傳測定，才能獲得更大的增益。另一方面也表明從各種源內(nèi)進一步選擇優(yōu)良無性系、優(yōu)良單株，可獲得更高的遺傳增益。一些學者對杉木、日本落葉松、馬尾松等種子園遺傳改良時，在分析種源差異的基礎上，進行無性系(家系)的遺傳改良，取得更大的遺傳增益，選出生產(chǎn)力高的群體[14-16]。因此，華山松第一代種子園種源間的差異是選擇育種中重要的變異來源，在遺傳改良時應考慮優(yōu)良種源、無性系和單株的多層次選擇。

3.2 關于種子園各種源的變異

遺傳變異是群體生物逐漸適應環(huán)境和不斷進化的產(chǎn)物[11]，利用表型性狀來研究林木的遺傳變異是最有效的方法[17]。華山松第一代無性系種子園在有性繁殖和自然選擇條件下，個體發(fā)育差異使生長和結實等性狀產(chǎn)生與之相適應的變異，不同性狀變異為22.98 %～130.45 %，變異系數(shù)大小順序為：結實球果數(shù)>材積>胸徑>樹高>冠幅。種源間各性狀的平均變異系數(shù)為52.41 %，說明種源內(nèi)表型性狀離散程度較高，其中：變異系數(shù)最大的是宜良種源58.64 %，變異系數(shù)最小的是南華種源42.92 %，變異系數(shù)越大，表型多樣性程度越高，存在較高的遺傳改良潛力。群體間的變異反映了地理與生殖隔離上的變異[18]，是種源間分化的來源，也是種源內(nèi)多樣性關鍵組成部分；種源內(nèi)表型多樣性程度高于種源間表型多樣性，種源內(nèi)的變異是華山松種子園的主要變異來源。趙揚等[19]對華山松無性系種子園進行遺傳多樣性分析，也得出變異主要存在于種源內(nèi)的結論。林木各層次的遺傳變異量為種源>家系>單株[20]，華山松種源豐富的變異為種子園進一步開展多層次優(yōu)良繁殖材料選擇和雜交親本選配提供基礎，也為開展優(yōu)良華山松種質(zhì)資源保護提供參考。

不同樹種的地理變異規(guī)律十分復雜[21]，華山松是以緯向漸變方式表現(xiàn)其遺傳地理性分化的樹種[22]，華山松生長與緯度關系密切呈極顯著的負相關[23]；而種子園建園親本6個種源地的緯度間隔不大，現(xiàn)已是成熟林，屬于云貴高原種源地理生態(tài)型[22]，不同種源的華山松隨著林齡增大，受環(huán)境效應的影響，產(chǎn)生與之相適應的地理變異，各種源的樹高與原產(chǎn)地緯度呈顯著正相關，胸徑、材積、冠幅和結實球果與原產(chǎn)地緯度呈極顯著的正相關，這可能與種源多年生長的適應性有關，吳海[24]對21年側(cè)柏地理種源地理變異規(guī)律的研究也有相同的結果。這種漸變模式為制定種子調(diào)撥、異地用種和適應范圍提供了依據(jù)。

3.3 關于種子園的選擇和改良

林木性狀間的遺傳相關關系的高低，能反映出性狀間的相關程度，可為林木遺傳改良方案和策略提供理論參考[25]。華山松是兼用樹種，各性狀的相關性主要是由林木本身遺傳特性決定，材積與樹高、胸徑、冠幅、結實球果呈極顯著正相關關系，結實球果數(shù)與樹高、胸徑、材積、冠幅呈極顯著正相關關系，過分強調(diào)生長性改良將可能導致結實量下降，故在進行華山松遺傳改良時，應同時兼顧。

優(yōu)良種源是林木遺傳改良研究中重要的育種資源[26]，進行多層次選擇，可選出優(yōu)良無性系和單株作為建立新一代育種群體的繁殖材料。林齡越大，選擇結果越可靠，多性狀聯(lián)合選擇更有利于保持遺傳多樣性[27]，林木遺傳改良的目的是提高林分的生長量，改良木材品質(zhì)及增強林分穩(wěn)定性[28]。在華山松第一代無性系種子園種源評定方法上，采用多性狀綜合評價方法，綜合樹高、胸徑、冠幅、材積和結實球果等5個性狀表現(xiàn)，對各種源進行綜合評定，避免單一考慮某個性狀選擇優(yōu)良種源的局限性。南華種源生長較為均勻，進一步選擇優(yōu)良無性系和單株將獲得遺傳增益，推廣和使用這樣的種源有更高的應用價值；宜良、騰沖、會澤、楚雄和巍山種源群體內(nèi)有不同程度的變異和差異，應進一步選擇優(yōu)良無性系和單株，以提高遺傳增益。

4 結 論

楚雄市紫溪山林場第一代華山松種子園生長和結實情況良好，遺傳改良潛力大，各性狀的重復力較高，受遺傳控制程度較強，能為優(yōu)良種源、無性系和單株的再選擇提供基礎材料；在選育和改良工作中，將種源間、種源內(nèi)選擇結合起來，充分利用種源內(nèi)和種源間的變異，全面地收集基因資源，選配親本開展種間和種內(nèi)雜交；根據(jù)子代測定結果再選定優(yōu)良種源、無性系和單株，作為高世代種子園建園材料。同時，選出適應環(huán)境及生存能力更強的華山松種質(zhì)資源，以保持種子園較高的遺傳多樣性水平，實現(xiàn)種子園高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的目標。

致謝：在野外調(diào)查過程中得到西南林業(yè)大學2016級研究生董詩濤、2017級研究生趙勛、熊鑫鑫等同學的幫助，在數(shù)據(jù)處理過程中得到西南林業(yè)大學王輝老師的指導，在此表示衷心感謝。