利用马尾松种子园自由授粉子代组建新一代育种群体

摘要

遗传增益及基因多样度是林木长期改良过程中的两个矛盾而又相互依存的关键因子.在育种群体组建过程中,如何平衡好两者之间的关系,达到增益的长短期结合,使育种群体的效益最大化,对林木的长期育种具有重要意义.本研究以中国南方重要用材树种马尾松的种子园三批(连续三年采种营建)15年生自由授粉子代(共224个家系)作为研究材料,从遗传增益及群体基因多样度两个方面探讨了从中选优组建新一代育种群体的可行性及策略.结果表明,马尾松种子园自由授粉子代在家系间及家系内均存在丰富的变异,各性状家系内变异系数约是家系间的2.6-3.3倍;三个年份子代林树高(H)、胸径(D)、材积(V)及树干通直度(SST)的表型变异系数分别为8.25-12.14％、18.94-23.04％、38.57-47.59％及8.86-10.30％,H、D、V及SST的单株遗传力分别为0.143-0.269、0.112-0.288、0.127-0.333及0.139-0.244,家系遗传力分别为0.344-0.465、0.275-0.519、0.309-0.561及0.364-0.501,有很大的选择潜力,从中选择优良家系的优良个体作为新一代育种群体有望获得更大的遗传增益;采用最佳线性无偏预测法(BLUP),联合家系及家系内表现预测单株育种值,结合三种选择策略(策略一,以单年份子代林为单位,结合家系及家系内表现预测单株育种值,年份间以共同对照作为校正参照,最终将三个年份子代林合并比较,按育种值从高到低进行评选;策略二,将三个年份子代林组合,结合家系及家系内单株表现预测单株育种值,根据育种值高低进行评选;策略三,将三个年份子代林组合,预测家系育种值,根据家系育种值从高到低进行选择,每个家系限制选择3个最优株),利用总体价值(AM)作为评价指标(综合考虑入选群体的遗传增益及基因多样度),探讨三种选择策略下遗传增益及基因多样度随入选群体大小的变化,最后对三种方法不同入选率下AM值的变化趋势进行曲线拟合,获得了三种选择方法下的曲线拟合方程,拟合效果极显著:rn AM1=0.2468+7.78×10-3X-5.73×10-5X2+1.95×107X3-3.24×10-10X4+2.11×10-13X5, R-Square=0.997,Adj R-Sq=0.996 p＜0.0001;rn AM2=0.3538+4.39×10-3X-3.30×10-5X2+1.16×10-7X3-2.03×10 10X4+1.39×10-13X5,R-Square=0.979,Adj R-Sq=0.972 p＜0.0001;rn AM3=0.1744+1.09×10-2X-9.37×10-5X2+3.74×10-7X3-7.17×10-10X4 +5.25×10-13X5,R-Square=0.977,Adj R-Sq=0.970 p＜0.0001通过对以上曲线方程求极大值,极大值处的X值及为最佳入选群体大小,确定了三种选择策略下的最佳入选群体大小,策略一、策略二及策略三的最佳入选群体大小分别为143,146,及129株;最终根据相对较优的选择策略一从三批自由授粉子代中挑选出了148个优良单株用于新一代育种群体的初建,材积期望遗传增益为49.75％.