落叶松无性系遗传评价与早期选择研究

摘要

落叶松(Larix Spp)是我国北方及南方亚高山地区重要的针叶造林树种，加强落叶松早期选择和无性系选育研究，对推动落叶松无性系林业的发展，提高单位面积生产力具有重要的意义。本研究以河南1998年日本落叶松无性系评比林和辽宁2006年日本落叶松及其杂种无性系评比林为研究对象，分析了无性系生长、材质和物候性状的遗传变异，开展了生长和材质性状的早-晚相关、早期选择效率及多性状联合选育研究，探讨了无损检测在落叶松无性系材性育种中的应用前景，提出了落叶松无性系生根-物候-生长-材性四级选育程序。得出的主要结论如下: 1.生长性状遗传变异与早期选择研究 以理查德生长模型为基础，建立非线性混合模型，对80个日本落叶松无性系15年的生长数据进行拟合。利用拟合后的生长数据研究了2-15年生生长性状的遗传变异、早-晚相关关系及遗传参数随年龄的变化趋势。结果表明，不同年龄无性系间树高和胸径性状的差异均达极显著水平;生长性状的重复力一直处于动态的变化过程，其中树高在2年生时、胸径在5年生时、材积在8年生时达到最大值。树高和胸径性状的早晚遗传相关系数的变化范围分别为0.904-1.000和0.943-1.000，历年胸径与15年生材积的遗传相关系数要高于同龄树高性状。依据遗传参数变化及早期选择效率分析结果，树高和胸径的最佳早期选择年龄分别为2年生和5年生。 2、材质性状遗传变异与早期选择研究 根据生长性状选取其中具有代表性的20个日本落叶松无性系为研究对象，利用木材性质快速测定仪(SilviScan-3(R))进行材性指标测定，研究了4-15年生时材质性状的遗传变异、径向变异模式，早-晚相关关系及遗传参数随年龄的变化趋势。结果表明，不同材质性状的径向变异模式不一样，其中微纤丝角随年龄的增加整体呈下降趋势，而弹性模量则表现为随年龄递增;各材质性状重复力在生长前期（≦9年）表现为随年龄递增的趋势，9年生以后，大部分材质性状保持平稳或呈下降趋势，其中微纤丝角无性系重复力变化曲线的稳定性要明显优于其余性状。不同材质性状早晚遗传相关系数随时间的变化规律不一样，其中微纤丝角表现为前期上升后期平稳的变化趋势，弹性模量则随年龄的增加而缓慢上升;6年生以后，各材质性状的早晚遗传相关系数要高于同龄早晚表型相关系数。根据早期选择效率的分析结果，木材密度的最佳早期选择年龄为5-6年生，纤维壁腔比、微纤丝角和弹性模量的早期选择年龄在9-10年生。 利用Pilodyn和微秒计对20个日本落叶松无性系进行无损检测，研究无损检测指标与各材质性状间的关系，结果表明:Pilodyn南向测定值(Ps)和Pilodyn北向测定值(Pn)与生长轮密度、早材密度、生长轮壁腔比和早材壁腔比为极显著的负相关关系;应力波速(SWV)与生长轮微纤丝角、早材微纤丝角和晚材微纤丝角为极显著的负相关关系，但与生长轮弹性模量、早材弹性模量和晚材弹性模量为极显著正相关关系。建立无损检测指标与相应材质性状的线性回归方程，发现Pilodyn测定值、应力波速与相应材质性状间的线性回归关系均达极显著水平(P＜0.0001)，说明通过建立无损检测指标的线性回归方程预测相应材质性状是可行并且有效的。 3、物候遗传变异与早期选择研究 对75个日本落叶松及其杂种无性系2年生的物候性状连续定株观察的结果表明，以日本落叶松为母本的杂种无性系，在物候期上大多表现出偏母系遗传的特性。方差分析结果表明，无性系间10个物候期的差异均达极显著水平;根据主成分聚类结果，可将75个无性系分为4个物候型;利用简单相关和典型相关分析方法确定各物候因子与生长量之间的关系，发现春季各物候因子与生长量呈微弱的负相关关系，生长后期封顶和生长期因子与生长量之间呈极显著的正相关关系。侧枝芽开始展叶、顶芽完全展叶、开始封顶和完全封顶这4个因子对7年生材积具有很好的预测能力，在早期选择中可以重点考虑。 4、生长和材性联合选择研究 对15年生20个日本落叶松无性系的生长和材质性状进行表型和遗传相关分析，结果表明，性状间的相互关系十分的复杂，彼此之间既可能相互促进也可能相互制约，在开展性状间的间接选择时，应根据主要的选育性状制定适宜的选育程序，以达到综合选择效果最优的目的。树高、胸径、生长轮微纤丝角和晚材弹性模量彼此间的相互作用及胸径和晚材弹性模量的直接作用对单木材积的影响很大，说明这四个性状是控制单木材积的主要因子。多性状综合选育结果表明，27号无性系表现最好，其树高、胸径、生长轮密度、生长轮壁腔比、生长轮微纤丝角和生长轮弹性模量的遗传增益分别为20.36％、33.76％、2.06％、-3.65％、-5.62％和0.79％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景、目的和意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 无性系林业的意义及发展趋势

1．2．2 林木遗传评价方法与技术

1．2．3 早期选择的研究进展

1．3 研究目标和主要研究内容

1．3．1 关键科学问题和研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究技术路线

第二章 生长性状遗传变异与早期选择研究

2．1 材料和方法

2．1．1 试验地介绍

2．1．2 试验林生长测定

2．1．3 统计分析方法

2．2 结果与分析

2．2．1 模型拟合结果

2．2．2 生长性状的表型变异分析

2．2．3 无性系间生长性状的方差分析

2．2．4 生长性状的遗传参数随时间变化趋势

2．2．5 生长性状的早晚相关分析

2．2．6 生长性状早期选择效率

2．2．7 生长性状早期选择适宜年龄及其验证

2．3 结论与讨论

2．3．1 遗传参数随年龄变化规律

2．3．2 生长性状早晚相关关系

2．3．3 生长性状早期选择年龄及程序

第三章 材质性状遗传变异与早期选择研究

3．1 材料和方法

3．1．1 SilviScan材性测定

3．1．2 Pilodyn和微秒计无损检测

3．1．3 统计分析方法

3．2 结果与分析

3．2．1 材质性状径向变异分析

3．2．2 材质性状的方差分析

3．2．3 材质性状遗传参数随时间变化趋势

3．2．4 材质性状的早晚相关分析

3．2．5 材质性状早期选择效率

3．2．6 材质性状早期选择适宜年龄及其验证

3．2．7 无损检测在材性育种中的应用

3．3 结论与讨论

3．3．1 材质性状径向变异

3．3．2 遗传参数随时间变化规律

3．3．3 材质性状早晚相关关系

3．3．4 材质性状早期选择年龄

3．3．5 无损检测在材性育种中的应用

第四章 物候遗传变异与早期选择研究

4．1 材料和方法

4．1．1 试验林概况

4．1．2 物候期调查

4．1．3 历年生长量调查

4．1．4 统计分析方法

4．2 结果与分析

4．2．1 日本落叶松及其杂种无性系物候期比较

4．2．2 日本落叶松及其杂种无性系物候变异分析

4．2．3 物候型划分

4．2．4 物候因子与生长量相关

4．2．5 物候相早期选择可行性验证

4．3 结论与讨论

第五章 生长和材性联合选择研究

5．1 材料和方法

5．1．1 生长及材性测定

5．1．2 统计分析方法

5．2 结果与分析

5．2．1 无性系间生长、材质性状的差异分析

5．2．2 性状间的遗传相关

5．2．3 生长性状对材质性状的间接选择

5．2．4 单木材积的遗传通径分析

5．2．5 日本落叶松无性系生长、材质性状综合选择

5．3 结论与讨论

5．3．1 生长、材质性状的相关关系及间接选择

5．3．2 单木材积的遗传通径分析

5．3．3 优良无性系的选择

第六章 结论与讨论

6．1 生长性状遗传变异与早期选择研究

6．2 材质性状遗传变异与早期选择研究

6．3 物候遗传变异与早期选择研究

6．4 生长和材性联合选择研究

6．5 落叶松无性系的育种程序

参考文献

在读期间的学术研究

致谢