Page 129 - 《广西植物》2023年第7期

７ 期 张学峰等: 遗传改良对杉木针叶和种实性状的影响 １ ２ ９ ７

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ｌｅａｆ ａｎｄ ｓｅｅｄ ｔｒａｉｔｓ ｏｆ ｍａｊｏｒ ａｆｆｏｒｅｓｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｂｅｒ ｓｐｅｃｉｅｓꎬ ａｎｄ
ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｒａｉｔｓꎬ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｒｅｅｓ (ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ) ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｃｙｃｌｅ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｂｒｅｅｄｉｎｇ
ａｎｄ ｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃ ｓｕｐｅｒｉｏｒ ｔｒｅｅｓ ａｎｄ ａｎｃｉｅｎｔ ｔｒｅｅｓ (ｕｎｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ) ｉｎ ｆｏｕｒ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ａｎｄ ｆｉｖｅ ｒｅｇｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ
ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔｓ. Ｔｈｅ ｎｅｅｄｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｅ ｔｒａｉｔｓ ｏｆ ２１８ ｃｌｏｎｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｕｓｅｄ ｖａｒｉａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｙｐｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ. Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｔｙｐｉｃ
ｔｒａｉｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｎｅｅｄｌｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｅｓꎻ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｎｅｅｄｌｅ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｎｅｅｄｌｅ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｓｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ １３.２８％ꎬ １０.８１％ ａｎｄ ３３.９０％ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｏｔｈｅｒ ｔｒａｉｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｎｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎꎬ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ １０.９０％
ｔｏ ２７.０３％. Ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｅ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｃｏｎｅ ｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｓｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ
９.１４％ꎬ １２.７３％ ａｎｄ １５.３８％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. (２) Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｔｒａｉｔｓ ｏｆ
ｃｏｎｅ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｃｏｎｅ ｗｉｄｔｈꎬ ｂｒａｃｔ ｓｃａｌｅ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｂｒａｃｔ ｓｃａｌｅ ｗｉｄｔｈꎬ ｏｎｌｙ ｃｏｎｅ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｎｅ ｗｉｄｔｈ (０.９３１)ꎬ ｂｒａｃｔ ｓｃａｌｅ
ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｂｒａｃｔ ｓｃａｌｅ ｗｉｄｔｈ (０.６２２) ｗｅｒｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ. Ａｆｔｅｒ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔꎬ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｔｒａｉｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｉｎ
ｐａｉｒｓ. (３) Ｃｏｎｅ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｎｅ ｗｉｄｔｈ ｉｎ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｙａ’ａｎ (ＳＣＹＡ) ｗｅｒｅ ４８.８３％ ａｎｄ ５３.２６％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｕｎｄｒｅｄ￣ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ｉｎ Ａｎｈｕｉ Ｈｕａｎｇｓｈａｎ (ＡＨＨＳ) ｗａｓ １６.９２％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ. (４) Ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｌｅｄ ｔｏ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｗｉｔｈ ｌｏｏｓｅ￣ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ
ｃｏｎｅｓꎬ ａｎｄ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｗｉｔｈ ｔｉｇｈｔｌｙ ｐａｃｋｅｄ ａｎｄ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｃｏｎｅｓ. Ｉｎ ｓｕｍｍａｎｙꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ
ｂｅｌｉｅｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｅ ｓｉｚｅꎬ ｃｈａｎｇｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｅｅｄｌｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｅ ｔｙｐｅｓꎬ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｅｅｄｌｅ ｔｒａｉｔｓ ａｎｄ ｃｏｎｅ ｔｒａｉｔｓꎬ ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ｈｅｌｐｆｕｌ
ｆｏｒ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ ｇｅｒｍｐｌａｓｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｍｕｌｔｉ￣ｔａｒｇｅｔｓ ｂｒｅｅｄｉｎｇ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ (Ｃｈｉｎｅｓｅ ｆｉｒ)ꎬ ｇｅｎｅｔｉｃ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔꎬ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎꎬ ｎｅｅｄｌｅꎬ ｃｏｎｅ

对目标性状的遗传改良会使其他性状产生反 种目标之一ꎬ在主要造林用材树种的遗传改良中ꎬ
应ꎬ其本质是性状间的遗传相关ꎬ即同一个基因位 生长性状往往是首选改良性状ꎮ 但是ꎬ在对生长
点影响多个性状的表达ꎮ 在作物中ꎬ株高是株型 的持续遗传改良中ꎬ有研究发现其会对其他性状
的重要影响因素之一ꎬ对作物产量等其他农艺性 有直接或者间接的影响ꎮ 一方面ꎬ生长与材性性
状有着直接或者间接的影响ꎮ 在玉米的株高相关 状存在负的遗传相关ꎬ即随着生长性状遗传增益
基因中ꎬ马雅杰等(２０２２) 鉴定出多个主效单核苷 的不断增加ꎬ木材密度等材性性状有下降的趋势
酸多态性( ｓｉｎｇｌｅ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓꎬＳＮＰ) 位 (黄寿先等ꎬ２００４)ꎻ另一方面ꎬ生长量的持续增加
点ꎬ筛选出的候选基因主要参与激素合成与信号 也导致开花结实等繁殖能力性状的下降( Ｗｕ ｅｔ
转导、糖类代谢、细胞分裂调控等途径ꎬ其中有些 ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ
基因可同时调控株高、穗位高和穗位系数ꎬ与产量 杉木(Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ) 是我国南方重
性状显著相关ꎻ目前已经命名的 ２５ 个小麦矮杆基 要的造林用材树种之一ꎬ根据第九次全国森林资
因ꎬ张红杰(２０２１) 发现了 ３３１ 个数量性状基因座 源清查结果ꎬ全国杉木栽培面积达 ９９０ 万 ｈｍ ꎬ约
２
(ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｔｒａｉｔ ｌｏｃｕｓꎬＱＴＬ)、２７０ 个全基因组关联 占全国人工林面积的 ２０％ꎬ蓄积量达 ７.５５ 亿 ｍ ꎬ
３
研究(ｇｅｎｏｍｅ－ｗｉｄｅ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓꎬＧＷＡＳ) 连锁 约占全国人工林蓄积量的 ２５％ꎮ 杉木自然类型多
位点和 ８３ 个株高相关基因ꎬ确定了 ６６ 个控制小麦 样ꎬ存在丰富的变异ꎬ且性状间存在一定的相关
株高的 ＱＴＬ 簇ꎬ其中部分同时控制株高和粒长等 性ꎬ如灰色类树高增量比黄色类快 ５％左右ꎬ而灰
性状ꎬ也存在部分仅控制株高ꎬ而不影响籽粒相关 色类平均单株材积比黄色类约低 １０％( 叶培忠和
的性状ꎻ水稻株高的 ｑＰＨ￣ＩＡＡ３０ 等相关基因ꎬ同时 陈岳武ꎬ１９６４)ꎮ 自 ２０ 世纪 ５０ 年代系统开展杉木
调控穗长、每穗颖花数、产量和千粒重( 唐嘉瓅ꎬ 遗传改良以来ꎬ生长性状始终是主要育种目标ꎬ经
２０２１)ꎮ 生长性状是林木尤其是用材林的主要育 过多个世代的选择ꎬ生长性状获得了显著的遗传