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树种的遗传变异与多样性是可持续遗传改良的基础。种子园改良体系是针叶树良种生产的主要途径。油松(Pinus tabulaeformis Carr.)是中国北方山地用材与生态林重要树种。研究油松种子园改良系统的不同群体的遗传变异和遗传多样性,制定持续遗传改良的策略和措施,对促进良种生产和利用有积极意义。论文在多年育种实践和数据积累基础上,利用森林遗传学理论和方法,研究了多个油松改良项目的群体主要性状遗传变异,分析了一个改良体系中的遗传多样性和变化,探讨了油松种子园的持续改良策略,提出了种子园遗传增益和产种能力提高的技术建议。主要结论归纳如下:
研究证实,对油松优良单株的表现型选择有显著改良效果。被测优树群体自由授粉子代的树高现实增益多在10%以上,大多数家系的生长超过普通生产种子对照,但甘肃省正宁育种项目的优树子代测定结果显示,较低强度选出的优树群体,其子代的选择响应较低,实施种子园无性系的再选择,建设改良种子园,才可获得较高的遗传增益。
树高和直径的家系遗传率和单株遗传率多在0.40~0.65和0.20~0.30,回选优树无性系营建第一代改良种子园和在优良家系中精选优良单株可有较高预期遗传增益。非加性遗传效应对幼树生长有较大影响,回选优良亲本组合建立第一代改良种子园有良好效果。由于单株遗传率较低,配合选择营建的第二代种子园预期遗传增益略高于第一代改良种子园。
对种子园不同时期的无性系自由授粉子代测定林的联合分析结果显示,树高生长在家系间保持有极显著的遗传差异,但也存在一些家系与年度种子批的显著交互作用,种子批中表现稳定的家系有较高的母本配合力效应,开花结实早期的花粉库差异可能是造成这一现象的主要原因之一。家系在种子批间表现是种子园遗传管理和改良的重要参考。
同一种子区内不同育种项目的家系平均表现在多点试验中相似,选出的优良家系在种子区内有较稳定的利用价值。家系在跨种子区多点试验中表现了显著的与地点互作效应,跨区利用优树种质必须有区域化试验基础。
无性系主干材积受胸径、分枝角、侧枝长、侧枝粗和树高表现的直接和间接影响,用综合、约束和最宜指数法选择用材型无性系均有较好效果。
植株的雌球花量、球果和种子分析指标受母本遗传控制,产籽指数可用于评价无性系产籽能力。无性系育种值与产籽指数为独立遗传,利用综合选择指数可以有效回选高育种值和产籽能力的优良无性系。
花期同步指数在无性系间、不同亲本间、亲本组合间,以及不同年度的各指数值均有较大差异。无性系做母本的同步指数与做父本时的同步指数为负相关。无性系作母本时的同步指数有较好的年度稳定性。
种子园各无性系对配子库的贡献率差异可达7倍,其遗传贡献率差异可达2l倍,且在年度间有相对稳定性。无性系做母本时的花期同步指数、对配子库贡献率和遗传贡献率是种子批遗传管理,改良种子园亲本选择和遗传与配置设计的主要指标。
群体的等位酶多态位点百分率(P)和位点平均等位基因数(A)随无性系数量减少而逐渐递减,无性系数为10时是遗传多样性参数变化的拐点。根据等位酶遗传多样性指标,改良种子园的无性系数量应该多于10个。
在油松种子园育种系统内各群体间遗传多样性参数差异不显著,96%的遗传多样性在群体内。子代群体纯合位点率和不平衡位点数均高于亲代群体,反映了世代交替中的系统或离散因素影响。偶见和低频等位基因多出现在低育种值无性系中,无性系组育种值与基因多样性和实际杂合度有正相关,选择高育种值无性系建设改良种子园,其子代可有较丰富的遗传多样性。
在种子园改良中充分利用各类遗传变异与多样性信息,有效利用分子检测方法,不断发展种子园技术,可实现良种对林业的更大贡献。