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普通油茶全双列杂交子代种仁含油率及其相关性状的遗传分析

王安妮 王开良 柴静瑜 钟慧奇 滕建华 张磊 俞文仙 林萍

王颖, 蔡建国, 张哲琪, 等. 临安钱王陵公园植物群落结构及生态效益分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 729-736. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190464
引用本文: 王安妮, 王开良, 柴静瑜, 等. 普通油茶全双列杂交子代种仁含油率及其相关性状的遗传分析[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41(6): 1170-1179. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603
WANG Ying, CAI Jianguo, ZHANG Zheqi, et al. Plant community structure and ecological benefits of Qianwangling Park in Lin’an[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(4): 729-736. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190464
Citation: WANG Anni, WANG Kailiang, CHAI Jingyu, et al. Genetic analysis of kernel oil content and related traits in complete diallel progenies of Camellia oleifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41(6): 1170-1179. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603

普通油茶全双列杂交子代种仁含油率及其相关性状的遗传分析

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603
基金项目: 国家重点研发计划项目(2022YFD2200401);浙江省林木新品种选育重大科技专项(2021C02070-2)
详细信息
    作者简介: 王安妮(ORCID: 0009-0002-3143-9959),从事木本油料遗传育种研究。E-mail: 962179770@qq.com
    通信作者: 林萍(ORCID: 0000-0002-0376-7210),副研究员,博士,从事木本油料遗传育种研究。E-mail: linping80@126.com
  • 中图分类号: S794.4

Genetic analysis of kernel oil content and related traits in complete diallel progenies of Camellia oleifera

  • 摘要:   目的  研究普通油茶Camellia oleifera杂交子代种仁油脂相关性状的遗传变异规律,为杂交育种中的亲本选配提供依据。  方法  以普通油茶5个优良无性系为亲本进行5×5全双列杂交(无自交),测定20个杂交子代家系的种仁含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数,分析性状间的相关性,明确亲本的一般配合力和杂交组合的特殊配合力,解析各性状的遗传变异规律。  结果  20个家系的种仁含油率为252.30~537.08 mg·g−1,木质素质量分数为49.64~222.20 mg·g−1,纤维素质量分数为42.11~130.43 mg·g−1,半纤维素质量分数为3.72~111.96 mg·g−1。种仁含油率以及木质素、纤维素和半纤维素质量分数在20个家系间均存在极显著差异(P<0.01),且4个性状间存在极显著的相关性(P<0.01),含油率与木质素质量分数相关性系数最高,为−0.47。除木质素质量分数的特殊配合力和含油率的反交效应外,亲本在4个性状中的一般配合力、特殊配合力和反交效应均差异极显著(P<0.01)。种仁含油率和半纤维素质量分数受加性效应和显性效应共同控制,且显性方差大于加性方差;木质素质量分数主要受加性效应控制,纤维素质量分数则主要受显性效应控制。4个性状的广义遗传力为7.86%~14.03%,狭义遗传力为0~14.03%,均受到较强的环境效应影响。  结论  根据配合力分析结果,筛选出2个普通油茶优良亲本‘长林4号’和‘长林40号’,2个优良组合‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’。表8参35
  • 城市绿地对改善城市生态环境恶化等问题具有举足轻重的作用[1]。目前,对城市绿地生态效益的研究因受生态系统服务功能多样、区域环境及人类社会活动需求差异等因素影响,呈现出评估方法众多但评价内容、指标及结果差异性大等问题[2-3]。随着大数据等现代技术的应用,城市绿地生态效益价值的评估已经由原来的传统方法逐渐发展到计算机模型测算法[4-5]。由美国林务局2006年开发的i-Tree模型因树种匹配灵活、分析结果精确、评估对象尺度多元等优点,自推出至今在国际上尤其是北美国家已得到了大量的应用[6]。近年来中国合肥[7]、杭州[8]、南京[9]等地已有大量基于该模型的生态效益研究成果,但呈现出以研究城市森林等大区域尺度及城市社区行道树等小微尺度为主的特征,仅有魏云龙[10]、施炜婷等[11]、施健健等[5]对城市公园、广场这类中小尺度的绿地进行评估,且仅以研究单种生态效益功能或植物个体生态效益为主。本研究以临安吴越钱王陵公园为研究对象,运用i-Tree模型对公园植物群落结构及节能、改善空气质量、吸收二氧化碳(CO2)、截留雨水等4个方面的生态效益价值进行定量评估,以期为钱王陵公园及当代城市公园植物群落提升建设过程中群落及树种选择提供一定参考,丰富该模型在城市绿地生态效益研究的理论与内容。

    临安区位于杭州市西部,29°56'~30°23'N,118°51'~119°52'E,属亚热带季风气候,年平均降水量1 613.90 mm,降水日158.0 d,全年平均气温16.4 ℃,全年日照时数1 847.3 h。钱王陵公园坐落在临安区锦城太庙山南坡,2018年作为杭州地区唯一代表入选浙江省级考古遗址公园,在塑造城市形象、传承历史文化、市民公共游憩活动等方面起重要作用;该园建成至今已有20余a,占地10.30 hm2,海拔92.0 m[12]。园内植物生长稳定,群落结构水平和垂直结构差异明显,群落景观多样,类型丰富。

    本研究调查对象为钱王陵公园内的典型人工植物群落。在对公园全面勘查的基础上,于2019年8−9月采用典型取样法,设置32个20 m×20 m,面积为400 m2的典型样地,按照L1至L32顺序对样地编号(表1);采用每木测量法,对样地内的植物种类、数量、胸径、树高、冠幅、健康状况以及立地条件、水体、道路、铺装广场的占比状况进行调查[5],后期整理汇总。

    表 1  钱王陵公园植物群落基本类型
    Table 1  Basic types of plant communities in Qianwangling Park
    群落类型垂直结构类型样地编号(群落名称)
    针阔混交型乔-灌-草L1(水杉Metasequoia glyptostroboides+樟树群落)、L2(圆柏Sabina chinensis+樟树群落)、L3(雪松 Cedrus deodara+樟树群落)、L4(塔柏Sabina chinensis ‘Pyramidalis’+圆柏+樟树群落)、L5(塔 柏+樟树群落)、L6(塔柏+樟树+棕榈Trachycarpus fortunei群落)、L9(桂花Osmanthus fragrans+水 杉群落)、L11(水杉+柳杉Cryptomeria fortunei+樟树群落)、L14(水杉+枫香Liquidambar  formosana群落)、L18(樟树+罗汉松Podocarpus macrophyllus群落)
    乔-灌L7(水杉+广玉兰群落Magnolia grandiflora)、L17(马尾松Pinus massoniana+深山含笑Michelia  maudiae群落)
    乔-草L25(马尾松+樟树群落)
    常绿阔叶型乔-灌-草L8(桂花群落)、L13(樟树+广玉兰+桂花群落)、L16(樟树+广玉兰群落)、L21(樟树+广玉兰-山茶 Camellia japonical群落)、L26(樟树+桂花群落)、L30(樟树+女贞Ligustrum lucidum+桂花群落)
    乔-草L23(樟树+女贞群落)、L28(樟树+棕榈群落)
    常绿落叶阔叶混交型乔-灌-草L10(樟树+山樱花Prunus serrulata群落)、L15(樟树+银杏Ginkgo biloba群落)、L26(樟树+枫香+ 构树Broussonetia papyrifera群落(L20)
    乔-草L19(樟树+枫香+油茶Camellia oleifera群落)、L22(樟树+枫香+棕榈群落)、L24(樟树+枫香群落)、 L27(樟树+栓皮栎Quercus variabilis群落)
    乔-灌L12(樟树+榔榆Ulmus parvifolia群落)
    竹阔混交型乔-灌-草L29(毛竹Phyllostachys edulis+枫香群落)、L32(毛竹+樟树-山茶群落)、L31(毛竹+樟树群落)
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    评估采用i-Tree V5.0版本的streets模块。将模型内测算树木节能效益的电费和天然气经济指标价格修正为2018年临安区居民生活用电的平均价格0.59元·kW−1·h−1和天然气平均价格3.66元·m−3;碳吸收、改善空气质量、截留雨水效益的计算参照魏云龙[10]基于该模型同一模块对花港观鱼公园生态效益测算价格指标,用于导入及输出的美元效益价值量采用2019年8月及9月美元对人民币平均汇率(1美元兑换7.04元人民币)进行换算[13]。基于临安亚热带季风气候条件及杭州地区该模型相关研究[5, 10],匹配沿海平面(coastal plain)气候区作为背景开展评估,对树种数据库中没有的树种依据其属性进行同属或同叶型的树种匹配,最后将整理好的树种实测数据整理成Access数据库,并处理成mdb格式文件导入模型中开展评估。

    参照《中国植被》[14]、尚玉昌[15]生态学优势种命名法、武文婷[16]对于杭州城市绿地植被类型划分原则,以植物群落本身特征作为划分依据,以生态外貌为高级分类单位,中低级单位采用优势种(以重要值为依据),对所调查植物群落进行划分得出(表1):竹阔混交型群落占比为9.37%,常绿落叶阔叶混交型和常绿阔叶型群落占比同为25.00%,针阔混交型群落占比最高(40.63%);公园整体表现出以针阔混交型群落为主的植物景观风貌,营造出纪念性公园四季常青、庄严肃穆的景观氛围。

    根据水平结构上的配置模式,将群落划分为纯林和混交林2种类型[17]。在水平结构上,混交林占比为93.75%,呈现出主导地位;在垂直结构上,“乔-灌-草”型复层模式群落占68.75%;双层模式群落只出现“乔-草”及“乔-灌”这2种类型,分别占21.88%和9.37%。复层型为公园植物群落的主要构建模式。

    参照《浙江植物志》等[18-19],对所调查32个植物群落树种分析可知:调查植物共计113种,分属于63科98属。符合测量评估条件的乔、灌木共1 613株,隶属于39科62属74种。i-Tree模型内置的“Define Species”功能将树木分为常绿阔叶树种(BE)、落叶阔叶树种(BD)、常绿针叶树种(CE)、落叶针叶树种(CD)、常绿棕榈树种(PE)5种生长类型,且每一类型又分为大(L)、中(M)、小(S)3类[10]。由图1可知:公园内常绿树占比约是落叶树占比的4倍,群落总体表现出以常绿树为主的林相,季相变化不够丰富;公园内阔叶树种占79.11%,针叶树种占12.46%,阔叶树约为针叶树6倍,针叶树种数量偏少,不符合纪念性公园以针叶树偏多的特点。

    图 1  植物群落树木生长类型
    Figure 1  Plant community tree growth types
     BDL. 落叶阔叶大型树;BDM. 落叶阔叶中型树; BDS. 落叶阔叶小型树;BEL. 常绿阔叶大型树;  BEM. 常绿阔叶中型树;BES. 常绿阔叶小型树;  CEL. 常绿针叶大型树;CEM. 常绿针叶中型树;  CDL. 落叶针叶大型树;PEM. 常绿棕榈中型树

    从数量上来看,株数排名前10位的树种分别是:樟树(22.13%)毛竹(10.17%)、桂花(9.92%)、棕榈(8.43%)、枫香(6.01%)、山茶(4.03%)、圆柏(3.72%)、广玉兰(2.60%)、罗汉松(2.60%)、女贞(2.17%);这10个树种数量占调查总数的71.79%;但仅有樟树、桂花、棕榈这3种乡土树种应用频度在50%以上,构成整个公园的优势树种。总体来看,钱王陵公园树种丰富,但绝大多数乔、灌木应用频度低、景观单调。

    从胸径结构来看,i-Tree模型主要将树种胸径划分为7个等级。由图2可知所调查群落树种胸径主要集分布在≤45.7 cm,胸径在45.70~61.00 cm的占比1.55%,胸径在61.00~76.20 cm和76.20~94.10 cm的占比都为0.06%。公园内树种胸径呈现以中小径级为主,且随着胸径增大树种数量显著减少现象。

    图 2  植物群落树种胸径等级
    Figure 2  Plant community tree species’ diameter at breast height grades
     Ⅰ. DBH≤7.6 cm;Ⅱ. 7.6<DBH≤15.2 cm;     Ⅲ. 15.2<DBH≤30.5 cm;Ⅳ. 30.5<DBH≤45.7 cm; Ⅴ. 45.7<DBH≤61.0 cm;Ⅵ. 61.0<DBH≤76.2 cm; Ⅶ. 76.2<DBH≤91.4 cm           

    树木通过遮光、降低风速、叶片蒸腾散热等方式,起到改善小气候、节约能源的作用[20];光合、呼吸等作用吸收CO2和水转化为有机物并释放氧气,实现碳氧循环减缓温室效应[21];通过树冠、树叶、树皮表面对雨水进行拦截,延缓暴雨峰值,起到减少雨水径流的效果[22]。运用i-Tree模型对钱王陵公园32个植物群落节约能源、截留雨水、吸收CO2和改善空气质量生态效益价值定量评估得出(表2):4类生态效益年总价值为208 588.16元·a−1,平均单株生态效益为129.25元·株−1·a−1。对生态效益价值贡献最大的是吸收CO2,占47.20%;节约能源效益与截留雨水效益价值相近,分别占23.10%和27.77%;改善空气质量效益最低,仅占1.93%。这4类生态效益按照价值量从高到低排名依次为吸收CO2、截留雨水、节约能源、改善空气质量。生态效益最高的是樟树+广玉兰-山茶群落(L21),为12 777.60元·a−1,占6.13%;最低的是樟树+银杏群落(L15),为1 203.84元·a−1,仅占0.58%。不同类型群落生态效益价值存在较大差距,对生态效益贡献最大的为针阔混交型群落,总生态效益占比为35.47%;其次是常绿阔叶型群落,占比为27.61%;常绿落叶阔叶混交型群落占比为26.17%;竹阔混交型最少,仅占10.75%。

    表 2  钱王陵公园32个植物群落总生态效益
    Table 2  Total ecological benefits of 32 plant communities in Qianwangling Park
    群落生态效益/(元·a−1)效益
    占比/
    %
    群落生态效益/(元·a−1)效益
    占比/
    %
    节约
    能源
    吸收
    CO2
    改善空
    气质量
    截留
    雨水
    总生态
    效益
    节约
    能源
    吸收
    CO2
    改善空
    气质量
    截留
    雨水
    总生态
    效益
    L11 070.082 168.3298.561 351.684 688.642.25L181 830.403 365.1228.162 400.647 624.323.66
    L21 520.643 182.08183.041 879.686 765.443.24L191 457.282 872.3249.281 696.646 075.522.91
    L31 267.202 696.32133.761 591.045 688.322.73L201 584.002 977.92112.641 809.286 483.843.11
    L41 112.322 393.6091.521 337.604 935.042.37L212 851.205 850.24232.323 843.8412 777.606.13
    L5781.441 605.1242.24851.843 280.641.57L222 175.364 238.08126.722 745.609 285.764.45
    L61 041.922 154.24112.641 203.844 512.642.16L231 802.243 808.64161.922 259.848 032.643.85
    L71 415.043 196.16154.881 675.526 441.603.09L242 245.764 540.80112.642 520.329 419.524.52
    L8711.041 921.92126.72682.883 442.561.65L251 457.282 949.76112.641 619.206 138.882.94
    L91 619.204 026.88168.961 900.807 715.843.70L261 760.003 597.44161.922 316.167 835.523.76
    L101 344.643 238.40168.961 415.046 167.042.96L272 696.325 005.44253.443 182.0811 137.285.34
    L111 422.083 048.3235.201 774.086 279.683.01L282 041.604 055.04140.802 907.529 144.964.38
    L121 119.362 358.40126.721 217.924 822.402.31L291 809.283 013.12197.121 752.966 772.483.25
    L13675.841 492.4877.44830.723 076.481.47L301 506.563 104.6484.481 844.486 540.163.14
    L14732.161 555.8484.48725.123 097.601.49L311 774.083 372.16133.762 337.287 617.283.65
    L15260.48577.2828.16337.921 203.840.58L322 062.723 548.16239.362 189.448 039.683.85
    L161 520.643 160.96147.841 907.846 737.283.23总计48 188.8098 447.364 019.8457 932.16208 588.16100
    L171 520.643 358.0898.561 837.446 814.723.27
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    对群落各生态效益分析可知:i-Tree模型对节能效益的评估由节约电量和节约天然气效益两部分组成,其中节约电量为62 227.20 kW·h·a−1,产生生态效益为36 706.56元·a−1;节约天然气量3 560.50 m³·a−1,产生生态效益11 482.24元·a−1,节约能源的生态效益总价值为48 188.80元·a−1,单株树木平均生态效益为29.85元·株−1·a−1;节能效益最高的是樟树+广玉兰-山茶群落(L21),为2 851.20元·a−1;最低的是樟树+银杏群落(L15),为260.48元·a−1;从群落类型来看,节能效益总量占比最高的是针阔混交型群落,为34.84%,该类群落在节能效益价值方面优势较高。经模型计算植物群落吸收CO2总量为81 951.00 kg·a−1,产生生态效益价值98 447.36元·a−1,单株平均吸收CO2生态效益为61.04元·株−1·a−1;对不同类型群落生态效益分析可知:针阔混交型群落生态效益占比最高,为36.26%,在吸收CO2方面表现出一定优势。模型计算群落年截留雨水量为5 192.00 m³·a−1,产生生态效益为57 932.16元·a−1,单株树木平均截留雨水生态效益为35.90元·株−1·a−1。对单株树木平均截留雨水生态效益分析可以得出,针阔混交型群落中树木平均效益超过总平均生态效益的群落数量最多且效益排名靠前,说明相对其他类型该群落类型在截留雨水上具有优势。模型计算植物群落年改善空气质量生态效益为4 019.84元·a−1,单株树木平均生态效益为2.46元·株−1·a−1,明显低于以上3个功能,其中群落间接减排空气污染物[二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物(PM10)、挥发性有机化合物(VOC)、二氧化硫(SO2)]生态效益最高,为6 188.16元·a−1,SO2减排量最高为220.40 kg·a−1,占66.85%;群落吸附沉积空气污染物[NO2、臭氧(O3)、PM10和SO2]效益为2 731.52元·a−1,对O3的沉积效果最强,占比为58.65%;SO2的沉积效果最差仅6.14%。此外,树木自身代谢等作用会散发挥发性有机物污染(BVOCs)对空气造成污染[23],经计算该公园群落释放BVOCs量为213.20 kg·a−1,产生生态效益−4 899.84 元·a−1,其中樟树+广玉兰-山茶群落(L21)释放量最多,为13.30 kg·a−1;从改善空气质量综合能力来看,樟树+栓皮栎群落(L27)效果最强,产生生态效益最高,为253.44元·a−1,占6.30%,同时间接减排空气污染物的能力也最为显著。综合看来,树木在间接减排空气污染物方面上更具优势。

    对群落树种单株平均生态效益分析可知,排名前10位树种为落叶阔叶树和针叶树(表3),针叶树有水杉、雪松、马尾松,其余的为落叶阔叶树。常绿阔叶树种未出现,生态效益偏低。综合树种平均胸径及各生态效益分析可知,在平均胸径相近情况下,落叶阔叶树各项生态效益高于针叶树,即落叶阔叶树在节能、吸收CO2、改善空气质量及截留雨水方面都表现出更高优势。单株平均生态效益价值由高到低排名前10位的树种为三角枫Acer buergerianum、黄山栾树Koelreuteria paniculata、水杉、栓皮栎、雪松、马尾松、山樱花、朴树Celtis bungeana、榔榆、垂柳Salix babylonica,在植物群落构建时对于落叶阔叶树和针叶树树种的选择可优先考虑。

    表 3  单株平均效益前10位树种各生态效益
    Table 3  Per plant benefit,top ten tree species, ecological benefits
    效益排名树种名称生长类型单株生态效益/(元·株−1·a−1)单株平均生态效益/
    (元·株−1·a−1)
    平均胸径/cm
    节约能源吸收CO2改善空气质量截留雨水
    1三角枫 BDM(落叶阔叶中型树)119.82 300.4018.66119.33558.2135.04
    2黄山栾树BDM(落叶阔叶中型树)97.72213.7316.12100.95428.5230.26
    3水杉  CDL(落叶针叶大型树)95.46203.03−1.76119.47416.2041.47
    4栓皮栎 BDL(落叶阔叶大型树)79.20177.7612.8876.03345.8737.05
    5雪松  CEL(常绿针叶大型树)76.88163.402.6082.09324.9730.33
    6马尾松 CEL(常绿针叶大型树)75.82161.361.5584.83323.5633.65
    7山樱花 BDM(落叶阔叶中型树)69.98161.4311.2666.81309.4826.50
    8朴树  BDL(落叶阔叶大型树)79.62130.1713.3878.14301.3127.44
    9榔榆  BDM(落叶阔叶中型树)63.15148.5410.1460.19282.0224.48
    10垂柳  BDM(落叶阔叶中型树)49.63122.787.8846.96227.2526.48
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    结合表3表4分析可知:L21群落(樟树+广玉兰-山茶群落)树种株数占比不高(排第10位),但群落平均胸径最高,单株生态效益高的落叶阔叶树种三角枫、栓皮栎和针叶树马尾松平均胸径都较高。而L22群落(樟树+枫香+棕榈群落)树种株数占比较低,但群落平均胸径高,因此生态效益也相对较高。L24群落(樟树+枫香群落)、L27群落(樟树+栓皮栎群落)和L28群落(樟树+棕榈群落)树种株数占比相似(分别为4.4%、4.0%和4.3%),而群落L27和群落L28相比,群落整体平均胸径相近,但群落L27中单株生态效益高的树木数量及平均胸径更具有优势,因此该群落效益更高;L24群落平均胸径偏低,但单株平均效益高树种株株多,因此生态效益也较高。在树种生长型方面,胸径>30 cm的落叶阔叶和针叶高生态效益树种株数占比越高对生态效益贡献越大。综上分析,群落生态效益的高低主要取决于树种的株数、生长类型和平均胸径。从构建高生态效益植物群落角度出发,建议植物群落构建时以三角枫、黄山栾树、水杉、栓皮栎、雪松、马尾松等高单株生态效益的树木为优势种,以提高植物群落整体生态效益。

    表 4  生态效益排名前5位群落指标分析
    Table 4  Analysis of the top five community indicators in benefit ranking
    排名样地
    编号
    群落
    类型
    主要组
    成树种
    单株生态效益排名前10树种
    (株数及平均胸径)
    群落整体平均
    胸径/(cm·株−1)
    群落树种株数
    占比/%(排名)
    1L21常绿阔叶型樟树+广玉兰+棕榈-山茶三角枫(4株,胸径35.06 cm)、栓皮栎(1株,
    胸径45.39 cm)、马尾松(2株,胸径39.33 cm)
    25.703.6(10)
    2L27常绿落叶阔叶
    混交型
    樟树+栓皮栎+女贞+棕榈+
    黄山栾树+枫香
    黄山栾树(3株,胸径29.47 cm)、朴树(1株,
    胸径32.16 cm)、栓皮栎(10株,胸径30.86 cm)
    20.564.0(5)
    3L24常绿落叶阔叶
    混交型
    枫香+樟树+棕榈栓皮栎(3株,胸径16.73 cm)、马尾松(2株,
    胸径36.22 cm)
    17.964.4(3)
    4L22常绿落叶阔叶
    混交型
    枫香+樟树+棕榈-山茶马尾松(2株,胸径34.00 cm)25.312.7(19)
    5L28常绿阔叶型樟树+女贞+棕榈马尾松(1株,胸径42.61 cm)、三角枫(1株,
    胸径34.98 cm)、雪松(1株,胸径28.83 cm)
    20.034.3(4)
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    本研究采用典型取样法及每木调查法对钱王陵公园32个植物群落内所有符合测量条件的乔、灌木进行实地调查。调查树木共计1 613株,分属39科62属74种。群落树种种类丰富,胸径结构分布合理,呈现出较明显上、中、下层分布。在水平结构上以混交型为主,垂直结构以复层模式为主,且表现出以针阔混交型群落为主的景观风貌。公园内存在常绿树、阔叶树数量占比远超落叶树、针叶树,树木生长类型分布不合理,多数灌木及草本植物生长状况不佳,林间凋落物堆积过厚等问题。这与公园建成时间久远缺乏管理与维护有关。从公园长远发展角度考虑,应基于该公园的纪念性特点,增加落叶树与松柏类针叶树种数和株数,营造庄重、肃穆的纪念氛围,以构建更加完善和稳定的植物群落结构体系。

    钱王陵公园32个植物群落年总生态效益为208 588.16元·a−1,节约能源、吸收CO2、改善空气质量和截留雨水生态效益价值分别为48 188.80、98 447.36、4 019.84和57 932.16元·a−1,占比分别为23.10%、47.20%、1.93%和27.77%。这4类效益按照价值量高低排名为吸收CO2、截留雨水、节约能源、改善空气质量。结果与魏云龙[10]研究排名一致,其中吸收CO2生态效益最高,贡献最大。这与树种本身对CO2吸收能力较强有关。不同类型群落生态效益存在明显差异,针阔混交型群落总生态效益最高,占38.38%,表现出显著优势。这是由于该类型群落数量(占38.38%)及树种株数(占35.30%)最多,且水杉、马尾松、雪松等单株平均生态效益高的树种占比大。其次分别为常绿阔叶型、常绿落叶阔叶混交型和竹阔混交型群落;常绿阔叶型群落数量与常绿落叶阔叶混交型群落数量相同,占比为25%。常绿阔叶型群落总生态效益占比为27.61%,树种株数占24.1%;常绿落叶阔叶混交型群落总生态效益占比为26.71%及树种株数占26.20%。竹阔混交型群落在群落数量(占9.37%)及树种株数(占14.5%)上都为最少,导致生态效益占比最低为10.75%。

    在城市绿地的建设过程中,i-Tree模型能从资源结构及生态效益方面对植物群落进行定量评估,将不同群落和树种的生态效益以货币形式更直观地展示出来,若将其引入城市绿地植物群落构建的“人工形成—自然进程—人工调控”的动态过程中,将使高生态效益绿地的建设更加具有科学性、高效性和便捷性。由于该模型是基于美国的生态环境而开发的,应用于本研究评估时在树种匹配上有一定的局限性,因此对于国内树种的研究以及完善更新模型基础数据库,使之能够更好地适用于本土树种,是今后重点研究方向。在生态服务功能评估上,由于i-Tree模型限制,只从节约能源、吸收CO2、改善空气质量、截留雨水等4个方面对钱王陵公园生态服务功能价值进行评估。植物群落生态服务功能的种类众多,还包括释放氧气、改良土壤及减少空气中负离子等,因此还需从深度和广度上加以进一步完善和提高。在成本参数上,模型中需要输入清除空气中O3、PM10和VOC等成本参数,因国内未有统一标准,参数获取难度大。在参照国内该模型的相关研究基础上,使用了模型的内置参数进行评估。在以后的研究中,应该建立符合国内情况的处理空气污染物和截留雨水相关参数指标,从而更加完善地运用评估模型对生态效益价值进行评估研究。

  • 表  1  亲本种仁含油率相关性状的平均值

    Table  1.   Mean value of oil content related traits of parent seed kernel

    亲本 含油率/
    (mg·g−1)
    木质素质
    量分数/
    (mg·g−1)
    纤维素质
    量分数/
    (mg·g−1)
    半纤维素质
    量分数/
    (mg·g−1)
    ‘长林4号’ 425.32 109.06 84.73 42.65
    ‘长林10号’ 402.81 105.87 75.48 49.02
    ‘长林40号’ 421.91 98.70 77.87 46.87
    ‘长林53号’ 412.38 109.38 77.73 40.82
    ‘长林95号’ 400.05 108.78 85.14 35.31
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    表  2  普通油茶杂交一代群体种仁性状的相关性

    Table  2.   Correlation of the kernel traits of the first-filial progency of C. oleifera

    性状
    含油率 木质素
    质量分数
    纤维素
    质量分数
    半纤维素
    质量分数
    含油率 1
    木质素质量分数 −0.47** 1
    纤维素质量分数 −0.11* 0.19** 1
    半纤维素质量分数 −0.30** 0.22** −0.25** 1
      说明:*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)。
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    表  3  普通油茶杂交子代种仁性状方差分析

    Table  3.   Variance analysis of the kernel traits of the first-filial progeny of C. oleifera

    性状
    自由度F平均值/
    (mg·g−1)
    变异
    幅度/%
    变异
    系数/%
    含油率194.61**411.8414.46~53.7113.22
    木质素质量分数196.54**106.364.68~22.0216.82
    纤维素质量分数197.06**80.193.70~13.0016.23
    半纤维素质量分数195.27**42.930.08~11.8938.03
      说明:**表示极显著相关(P<0.01)。
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    表  4  普通油茶杂交组合子代各种仁性状及其多重比较

    Table  4.   Multiple comparison results of kernel traits in first-filial progeny of C. oleifera

    组合
    (母本×父本)
    含油率/
    (mg·g−1)
    木质素质量分数/
    (mg·g−1)
    纤维素质量分数/
    (mg·g−1)
    半纤维素质量分数/
    (mg·g−1)
    ‘长林4号’ב长林40号’ 451.58±44.39 a 95.08±20.05 fgh 79.89±14.75 bcdef 37.18±17.58 def
    ‘长林4号’ב长林53号’ 443.71±51.98 ab 109.13±15.61 bcdef 81.50±17.41 abcde 50.47±28.34 abc
    ‘长林53号’ב长林4号’ 443.37±30.62 ab 107.01±17.97 bcdef 76.47±13.62 cdef 43.49±20.44 bcdef
    ‘长林40号’ב长林95号’ 435.78±63.22 abc 89.47±13.94 h 69.54±15.58 f 42.08±19.71 bcdef
    ‘长林10号’ב长林4号’ 424.45±55.25 abcde 108.06±20.22 bcdef 72.66±14.60 ef 46.04±20.28 bcde
    ‘长林40号’ב长林4号’ 420..91±56.76 abcdef 107.72±15.00 bcdef 76.74±16.14 cdef 37.94±12.10 cdef
    ‘长林95号’ב长林40号’ 419.66±59.79 abcdef 111.95±24.13 abcde 85.03±13.79 abc 32.03±15.26 ef
    ‘长林53号’ב长林40号’ 416.62±44.69 abcdef 98.72±13.67 defgh 77.14±11.50 cdef 34.09±18.79 ef
    ‘长林40号’ב长林53号’ 412..07±50.31 bcdef 97.63±19.16 efgh 74.13±15.27 def 47.78±18.34 abcd
    ‘长林95号’ב长林53号’ 411.12±45.76 bcdef 106.66±24.80 bcdefg 78.83±13.87 bcdef 37.15±16.84 def
    ‘长林10号’ב长林95号’ 410.69±28.82 bcdef 109.58±4.43b cdef 70.68±6.51 ef 52.95±15.12 ab
    ‘长林4号’ב长林10号’ 408.77±19.15 bcdef 107.98±7.25 bcdef 86.05±5.39 ab 44.08±6.72 bcdef
    ‘长林95号’ב长林4号’ 403.41±80.21 cdef 101.71±13.46 cdefgh 87.75±14.86 ab 36.32±13.56 def
    ‘长林4号’ב长林95号’ 397.24±38.43 def 124.07±14.67 a 91.48±5.42 a 38.87±11.49 cdef
    ‘长林53号’ב长林10号’ 395.50±57.45 ef 111.34±37.01 abcde 83.36±13.95 abcd 40.06±16.08 bcdef
    ‘长林53号’ב长林95号’ 394.00±65.17 ef 120.46±24.40 ab 73.96±11.38 def 45.63±16.09 bcde
    ‘长林10号’ב长林53号’ 391.03±45.67 ef 113.45±20.75 abcd 79.91±13.28 bcdef 50.08±15.41 abc
    ‘长林95号’ב长林10号’ 388.98±48.55 ef 114.81±17.24 abc 88.96±15.89 ab 35.74±10.70 def
    ‘长林10号’ב长林40号’ 385.08±40.73 ef 92.39±15.12 gh 78.66±9.01 bcdef 47.02±13.68 bcde
    ‘长林40号’ב长林10号’ 382.87±65.80 f 99.97±20.04 cdefgh 91.08±20.64 a 59.66±20.08 a
      说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示差异极显著(P<0.01)。
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    表  5  普通油茶全双列杂交(无自交)配合力及反交效应值的方差分析

    Table  5.   Variance analysis of combining ability and reciprocal cross effect in complete diallel cross of C. oleifera

    变异来源 自由度 F
    含油率 木质素
    质量分数
    纤维素质
    量分数
    半纤维素
    质量分数
    一般配合力 4 11.18** 15.57** 3.98** 7.26**
    特殊配合力 5 6.45** 0.88 7.32** 3.88**
    反交效应值 10 1.31 6.08** 8.10** 5.03**
      说明:**表示差异极显著(P<0.01)。
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    表  6  各组合母本一般配合力估计值

    Table  6.   Estimated general combining ability of female parent of each cross     

    亲本 一般配合力估计值
    含油率 木质素
    质量分数
    纤维素
    质量分数
    半纤维素
    质量分数
    ‘长林4号’ 1.64 0.16 0.18 −0.15
    ‘长林10号’ −1.79 0.11 0.16 0.54
    ‘长林40号’ 0.50 −0.97 −0.16 −0.09
    ‘长林53号’ 0.21 0.23 −0.27 0.09
    ‘长林95号’ −0.56 0.46 0.08 −0.38
      说明:表中数据均为平均值。
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    表  7  普通油茶亲本组合的特殊配合力及反交效应值

    Table  7.   Values of specific combining ability and reciprocal cross effect for different combinations of C. oleifera

    序号
    组合
    (母本×父本)
    含油率 木质素质量分数 纤维素质量分数 半纤维素质量分数
    特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值
    1 ‘长林4号’ב长林53号’ 1.31 0.02 −0.22 0.11 −0.03 0.25 0.47 0.35
    ‘长林53号’ב长林4号’
    2 ‘长林4号’ב长林95号’ −2.23 −0.31 0.02 0.03 0.68 0.19 −0.01 0.13
    ‘长林95号’ב长林4号’
    3 ‘长林53号’ב长林95号’ −0.57 −0.86 0.03 0.69 −0.18 −0.24 0.14 0.42
    ‘长林95号’ב长林53号’
    4 ‘长林4号’ב长林40号’ 0.30 1.53 0.31 −0.63 −0.22 0.16 −0.29 −0.04
    ‘长林40号’ב长林4号’
    5 ‘长林40号’ב长林53号’ −0.46 −0.23 −0.08 −0.05 −0.03 −0.15 −0.19 0.68
    ‘长林53号’ב长林40号’
    6 ‘长林40号’ב长林95号’ 1.66 0.81 −0.06 −1.12 −0.21 −0.77 −0.11 0.50
    ‘长林95号’ב长林40号’
    7 ‘长林4号’ב长林10号’ 0.62 −0.78 −0.11 0.27 −0.43 0.67 −0.17 −0.10
    ‘长林10号’ב长林4号’
    8 ‘长林10号’ב长林53号’ −0.28 −0.22 0.27 0.11 0.25 −0.17 −0.41 0.50
    ‘长林53号’ב长林10号’
    9 ‘长林10号’ב长林95号’ 1.15 1.08 0.01 −0.26 −0.28 −0.91 −0.02 0.86
    ‘长林95号’ב长林10号’
    10 ‘长林10号’ב长林40号’ −1.50 0.11 −0.16 −0.38 0.46 −0.62 0.60 −0.63
    ‘长林40号’ב长林10号’
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    表  8  普通油茶种仁性状的主要遗传参数

    Table  8.   Major genetic parameters for kernel traits of C. oleifera

    遗传参数
    加性
    方差
    显性
    方差
    遗传
    方差
    表型
    方差
    广义遗
    传力/%
    狭义遗
    传力/%
    含油率 1.38 2.39 3.74 30.00 12.55 4.60
    木质素质量分数 0.58 0.00 0.58 4.17 14.03 14.03
    纤维素质量分数 0.00 0.20 0.20 2.05 9.52 0.00
    半纤维素质量分数 0.11 0.14 0.25 3.16 7.86 3.51
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-12-15
  • 修回日期:  2024-06-06
  • 录用日期:  2024-09-18
  • 网络出版日期:  2024-11-20
  • 刊出日期:  2024-11-20

普通油茶全双列杂交子代种仁含油率及其相关性状的遗传分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2022YFD2200401);浙江省林木新品种选育重大科技专项(2021C02070-2)
    作者简介:

    王安妮(ORCID: 0009-0002-3143-9959),从事木本油料遗传育种研究。E-mail: 962179770@qq.com

    通信作者: 林萍(ORCID: 0000-0002-0376-7210),副研究员,博士,从事木本油料遗传育种研究。E-mail: linping80@126.com
  • 中图分类号: S794.4

摘要:   目的  研究普通油茶Camellia oleifera杂交子代种仁油脂相关性状的遗传变异规律,为杂交育种中的亲本选配提供依据。  方法  以普通油茶5个优良无性系为亲本进行5×5全双列杂交(无自交),测定20个杂交子代家系的种仁含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数,分析性状间的相关性,明确亲本的一般配合力和杂交组合的特殊配合力,解析各性状的遗传变异规律。  结果  20个家系的种仁含油率为252.30~537.08 mg·g−1,木质素质量分数为49.64~222.20 mg·g−1,纤维素质量分数为42.11~130.43 mg·g−1,半纤维素质量分数为3.72~111.96 mg·g−1。种仁含油率以及木质素、纤维素和半纤维素质量分数在20个家系间均存在极显著差异(P<0.01),且4个性状间存在极显著的相关性(P<0.01),含油率与木质素质量分数相关性系数最高,为−0.47。除木质素质量分数的特殊配合力和含油率的反交效应外,亲本在4个性状中的一般配合力、特殊配合力和反交效应均差异极显著(P<0.01)。种仁含油率和半纤维素质量分数受加性效应和显性效应共同控制,且显性方差大于加性方差;木质素质量分数主要受加性效应控制,纤维素质量分数则主要受显性效应控制。4个性状的广义遗传力为7.86%~14.03%,狭义遗传力为0~14.03%,均受到较强的环境效应影响。  结论  根据配合力分析结果,筛选出2个普通油茶优良亲本‘长林4号’和‘长林40号’,2个优良组合‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’。表8参35

English Abstract

王颖, 蔡建国, 张哲琪, 等. 临安钱王陵公园植物群落结构及生态效益分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 729-736. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190464
引用本文: 王安妮, 王开良, 柴静瑜, 等. 普通油茶全双列杂交子代种仁含油率及其相关性状的遗传分析[J]. 浙江农林大学学报, 2024, 41(6): 1170-1179. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603
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Citation: WANG Anni, WANG Kailiang, CHAI Jingyu, et al. Genetic analysis of kernel oil content and related traits in complete diallel progenies of Camellia oleifera[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2024, 41(6): 1170-1179. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230603
  • 油茶广义上是山茶科Theaceae山茶属Camellia中种子油脂含量较高的一类植物,是世界四大木本油料树种之一。其中,普通油茶Camellia oleifera是栽培面积最大、最重要的物种。科学经营油茶有保持水土、涵养水源、增加碳汇和调节气候等生态效益,具有重要的生态价值;同时茶油中不饱和脂肪酸高达90%以上,被誉为“油中软黄金”,具有很高的营养和经济价值[1],因此油茶产业是中国山区林农脱贫致富的重要产业。良种是油茶产业健康发展的基础和关键。提高果实产量,发掘高含油率的种质是选育油茶高产良种的重要途径之一。前人对普通油茶的选育大多以果实产量为主要育种目标,种仁含油率的分析和评估还处于起步阶段[2]。研究普通油茶种仁含油率等经济性状的遗传变异规律,可为油茶高含油率种质创制与筛选提供科学依据,对油茶高产良种选育具有重要意义[3]

    杂交育种是林木育种的有效技术之一,通过杂交创造新的变异,可有效缩短育种周期[4]。杂交育种策略在桉树Eucalyptus robusta[5]、杨树Populus spp.[6]、马尾松Pinus massniana[7]、杉木Cunninghamia lanceolata[8]和马褂木Liriodendron sino-americanum[9]等用材树种良种选育中发挥了重要作用,同时培育了大量良种。亲本的科学选配是杂交育种成功的先决条件[10],对杂交亲本进行配合力等遗传参数估算,筛选优良的亲本和亲本组合,能够有效提高杂交育种效率[11]。配合力是指亲本对子代性状的影响力,包括一般配合力和特殊配合力[12]。一般配合力反映亲本的育种利用价值并能预测后代的表现[13],特殊配合力是某一特定组合后代偏离双亲一般配合力的表型偏差[14]。高配合力亲本能够更好地遗传优势性状,在一定程度上预测杂交子代表型,缩小筛选育种材料范围,节省育种时间,提高育种效率[15]。目前,普通油茶的杂交育种工作主要局限于简单互补性状的亲本杂交,关于亲本配合力、重要性状遗传力等遗传参数的研究还处于起步阶段[16]。林萍等[17]对普通油茶杂交子代幼林生长、含油率等性状进行了亲本的配合力分析,初步筛选了一批具有育种潜力的杂交亲本与组合。但由于林木大多数性状的亲本配合力、遗传力等遗传参数会随着树龄的增长而变化。以幼龄林为研究对象对杂交育种的指导具有局限性,因此,以普通油茶杂交子代成林评估各性状的遗传参数显得非常重要。

    种仁含油率是油茶高产育种的最主要指标之一。木质素、纤维素、半纤维素等在植物的生长发育过程中具有重要作用,主要表现在增强植物体的机械强度、疏导水分和营养物质的运输、阻止病原菌的侵染以及增强对各种胁迫的防御能力等[18]。MIAO等[19]研究发现:油菜Brassica napus种皮中木质素、纤维素和半纤维素质量分数与含油率呈显著负相关。王安妮等[20]研究也发现:油茶种仁含油率与木质素、纤维素质量分数亦具有显著相关性。因此,研究木质素、纤维素和半纤维素质量分数的遗传规律,对油茶高产育种具有一定的指导意义。

    本研究以普通油茶全双列杂交的20个杂交组合为对象,分析了林龄为8 a的盛产期子代群体种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素质量分数的变异规律,探讨了各性状间的相关关系,评估了亲本在4个性状的配合力效应,解析了4个性状在油茶成林阶段的遗传力和杂种优势,为制定油茶高产杂交育种策略提供理论依据。

    • 在浙江省金华市婺城区东方红林场国家油茶种质资源收集库内,选择普通油茶无性系‘长林4号’ ‘长林10号’‘长林40号’‘长林53号’‘长林95号’(表1),按照5×5全双列杂交设计创制了20个杂交组合(无自交)。于2014年春季利用杂交子代2年生幼苗营建子代测定林。控制授粉、群体的创制与子代测定林营造管理等参照林萍等[17]的方法。

      表 1  亲本种仁含油率相关性状的平均值

      Table 1.  Mean value of oil content related traits of parent seed kernel

      亲本 含油率/
      (mg·g−1)
      木质素质
      量分数/
      (mg·g−1)
      纤维素质
      量分数/
      (mg·g−1)
      半纤维素质
      量分数/
      (mg·g−1)
      ‘长林4号’ 425.32 109.06 84.73 42.65
      ‘长林10号’ 402.81 105.87 75.48 49.02
      ‘长林40号’ 421.91 98.70 77.87 46.87
      ‘长林53号’ 412.38 109.38 77.73 40.82
      ‘长林95号’ 400.05 108.78 85.14 35.31
    • 于2021年秋季采集林龄为8 a的子代测定林果实样品测定相关性状。各杂交组合10株一小区,3次重复,共30株单株取样。每单株随机取30颗果实,测定种仁含油率、木质素、纤维素和半纤维素质量分数等性状平均值作为单株果实经济性状。种仁含油率测定采用姚小华等[21]和杨雨晨等[22]的方法。木质素、纤维素和半纤维素质量分数的测定采用王安妮等[20]的方法。

    • 用Excel 2010整理数据。性状间采用Pearson相关性分析,家系间的表型差异进行单因素方差分析。利用固定模型估算杂交亲本的一般配合力、特殊配合力和反交效应[2324],根据随机模型估算加性、显性、表型和遗传方差以及广义、狭义遗传力。估算参照林萍等[17]的方法。所有分析采用DPS软件[25]完成。

    • 相关性分析(表2)发现:杂交群体中,普通油茶种仁中的含油率与木质素、纤维素、半纤维素质量分数呈显著(P<0.05)或者极显著负相关(P<0.01)。木质素与纤维素、半纤维素质量分数呈极显著正相关(P<0.01)。纤维素和半纤维素质量分数呈极显著负相关(P<0.01)。因此,在高产油茶良种选育中,除了含油率,木质素、纤维素和半纤维素质量分数也可作为高产种质筛选的重要判断依据。

      表 2  普通油茶杂交一代群体种仁性状的相关性

      Table 2.  Correlation of the kernel traits of the first-filial progency of C. oleifera

      性状
      含油率 木质素
      质量分数
      纤维素
      质量分数
      半纤维素
      质量分数
      含油率 1
      木质素质量分数 −0.47** 1
      纤维素质量分数 −0.11* 0.19** 1
      半纤维素质量分数 −0.30** 0.22** −0.25** 1
        说明:*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)。
    • 20个家系的含油率平均值为411.84 mg·g−1,变异幅度为14.46%~53.71%;木质素、纤维素、半纤维素质量分数的平均值依次为106.36、80.19和42.93 mg·g−1,变异幅度分别为4.68%~22.02%、3.70%~13.00%和0.08%~11.89%,其中,半纤维素质量分数的变异系数最大,达38.03%。方差分析结果(表3)表明:含油率和木质素、纤维素、半纤维素质量分数在不同组合间的差异均达到极显著水平(P<0.01),表明采用不同优良性状的无性系开展杂交可为油茶育种创造出变异丰富的育种群体。

      表 3  普通油茶杂交子代种仁性状方差分析

      Table 3.  Variance analysis of the kernel traits of the first-filial progeny of C. oleifera

      性状
      自由度F平均值/
      (mg·g−1)
      变异
      幅度/%
      变异
      系数/%
      含油率194.61**411.8414.46~53.7113.22
      木质素质量分数196.54**106.364.68~22.0216.82
      纤维素质量分数197.06**80.193.70~13.0016.23
      半纤维素质量分数195.27**42.930.08~11.8938.03
        说明:**表示极显著相关(P<0.01)。

      多重比较结果(表4)表明:含油率最高的前2个家系为‘长林4号’ב长林40号’和‘长林4号’ב长林53号’,其含油率均值为451.58和443.71 mg·g−1,分别是含油率最小家系‘长林40号’ב长林10号’的1.18和1.16倍。‘长林4号’ב长林95号’和‘长林40号’ב长林95号’的木质素和纤维素质量分数在所有的家系中分别是最高和最低的,前者分别是后者的1.39和1.32倍。半纤维素质量分数均值最高的家系为‘长林40号’ב长林10号’,是最低家系‘长林95号’ב长林40号’的1.86倍。家系‘长林40号’ב长林10号’半纤维素质量分数排名第1位,但含油率在所有家系中最低,这与含油率和半纤维素质量分数呈显著负相关关系一致。

      表 4  普通油茶杂交组合子代各种仁性状及其多重比较

      Table 4.  Multiple comparison results of kernel traits in first-filial progeny of C. oleifera

      组合
      (母本×父本)
      含油率/
      (mg·g−1)
      木质素质量分数/
      (mg·g−1)
      纤维素质量分数/
      (mg·g−1)
      半纤维素质量分数/
      (mg·g−1)
      ‘长林4号’ב长林40号’ 451.58±44.39 a 95.08±20.05 fgh 79.89±14.75 bcdef 37.18±17.58 def
      ‘长林4号’ב长林53号’ 443.71±51.98 ab 109.13±15.61 bcdef 81.50±17.41 abcde 50.47±28.34 abc
      ‘长林53号’ב长林4号’ 443.37±30.62 ab 107.01±17.97 bcdef 76.47±13.62 cdef 43.49±20.44 bcdef
      ‘长林40号’ב长林95号’ 435.78±63.22 abc 89.47±13.94 h 69.54±15.58 f 42.08±19.71 bcdef
      ‘长林10号’ב长林4号’ 424.45±55.25 abcde 108.06±20.22 bcdef 72.66±14.60 ef 46.04±20.28 bcde
      ‘长林40号’ב长林4号’ 420..91±56.76 abcdef 107.72±15.00 bcdef 76.74±16.14 cdef 37.94±12.10 cdef
      ‘长林95号’ב长林40号’ 419.66±59.79 abcdef 111.95±24.13 abcde 85.03±13.79 abc 32.03±15.26 ef
      ‘长林53号’ב长林40号’ 416.62±44.69 abcdef 98.72±13.67 defgh 77.14±11.50 cdef 34.09±18.79 ef
      ‘长林40号’ב长林53号’ 412..07±50.31 bcdef 97.63±19.16 efgh 74.13±15.27 def 47.78±18.34 abcd
      ‘长林95号’ב长林53号’ 411.12±45.76 bcdef 106.66±24.80 bcdefg 78.83±13.87 bcdef 37.15±16.84 def
      ‘长林10号’ב长林95号’ 410.69±28.82 bcdef 109.58±4.43b cdef 70.68±6.51 ef 52.95±15.12 ab
      ‘长林4号’ב长林10号’ 408.77±19.15 bcdef 107.98±7.25 bcdef 86.05±5.39 ab 44.08±6.72 bcdef
      ‘长林95号’ב长林4号’ 403.41±80.21 cdef 101.71±13.46 cdefgh 87.75±14.86 ab 36.32±13.56 def
      ‘长林4号’ב长林95号’ 397.24±38.43 def 124.07±14.67 a 91.48±5.42 a 38.87±11.49 cdef
      ‘长林53号’ב长林10号’ 395.50±57.45 ef 111.34±37.01 abcde 83.36±13.95 abcd 40.06±16.08 bcdef
      ‘长林53号’ב长林95号’ 394.00±65.17 ef 120.46±24.40 ab 73.96±11.38 def 45.63±16.09 bcde
      ‘长林10号’ב长林53号’ 391.03±45.67 ef 113.45±20.75 abcd 79.91±13.28 bcdef 50.08±15.41 abc
      ‘长林95号’ב长林10号’ 388.98±48.55 ef 114.81±17.24 abc 88.96±15.89 ab 35.74±10.70 def
      ‘长林10号’ב长林40号’ 385.08±40.73 ef 92.39±15.12 gh 78.66±9.01 bcdef 47.02±13.68 bcde
      ‘长林40号’ב长林10号’ 382.87±65.80 f 99.97±20.04 cdefgh 91.08±20.64 a 59.66±20.08 a
        说明:数据为平均值±标准差。同列不同小写字母表示差异极显著(P<0.01)。
    • 本研究中不同组合间各性状均差异极显著(P<0.01)。在此基础上,进一步采用固定模型评估杂交亲本的配合力。由表5可知:杂交亲本在纤维素和半纤维素质量分数的一般配合力、特殊配合力和反交效应值差异均达极显著水平(P<0.01)。亲本含油率的一般配合力和特殊配合力差异达极显著水平(P<0.01),反交效应值无显著差异。木质素质量分数的亲本一般配合力和反交效应值差异达极显著水(P<0.01),特殊配合力差异不显著。可见,普通油茶杂交育种中,一般配合力、特殊配合力和反交效应值对杂交群体含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数等性状具有极显著影响(P<0.01)。

      表 5  普通油茶全双列杂交(无自交)配合力及反交效应值的方差分析

      Table 5.  Variance analysis of combining ability and reciprocal cross effect in complete diallel cross of C. oleifera

      变异来源 自由度 F
      含油率 木质素
      质量分数
      纤维素质
      量分数
      半纤维素
      质量分数
      一般配合力 4 11.18** 15.57** 3.98** 7.26**
      特殊配合力 5 6.45** 0.88 7.32** 3.88**
      反交效应值 10 1.31 6.08** 8.10** 5.03**
        说明:**表示差异极显著(P<0.01)。

      对差异极显著的各亲本一般配合力多重比较(表6)表明:‘长林4号’含油率和纤维素质量分数的一般配合力均最高,分别为1.64和0.18,这与该良种年平均产油量高的特性一致。在半纤维素质量分数中,‘长林10号’的一般配合力最高,为0.54,明显高于其他亲本,同时‘长林10号’的含油率一般配合力最低,为−1.79。‘长林95号’木质素质量分数的一般配合力排名第1位,为0.46,含油率的一般配合力为−0.56,排名倒数第2位。可见,在高含油率杂交种质创制时,除了选择含油率一般配合力高的亲本外,选择木质素、纤维素和半纤维素质量分数一般配合力较低的亲本也是可行的。

      表 6  各组合母本一般配合力估计值

      Table 6.  Estimated general combining ability of female parent of each cross     

      亲本 一般配合力估计值
      含油率 木质素
      质量分数
      纤维素
      质量分数
      半纤维素
      质量分数
      ‘长林4号’ 1.64 0.16 0.18 −0.15
      ‘长林10号’ −1.79 0.11 0.16 0.54
      ‘长林40号’ 0.50 −0.97 −0.16 −0.09
      ‘长林53号’ 0.21 0.23 −0.27 0.09
      ‘长林95号’ −0.56 0.46 0.08 −0.38
        说明:表中数据均为平均值。

      不同杂交组合含油率的特殊配合力为−2.23~1.66,根据含油率的特殊配合力效应选出前5个亲本组合为‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林53号’(‘长林53号×长林4号’)、‘长林10号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林10号’)、‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)和‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)(表7)。由于木质素、纤维素、半纤维素质量分数与含油率呈负相关,因此在以含油率为育种目标时,宜选择特殊配合力较低的组合。各杂交组合木质素含量的特殊配合力为−0.22~0.31,由于组合间差异不显著(表5),因此该特殊配合力效应只作为筛选优良组合的参考,不具有决定性。根据纤维素和半纤维素质量分数的特殊配合力,筛选出纤维素质量分数特殊配合力较低的组合有‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)、‘长林10号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林10号’)、‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)、‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)和‘长林53号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林53号’)。筛选出半纤维素质量分数特殊配合力较低的组合有‘长林40号’ב长林95号’(‘长林95号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林40号’(‘长林40号’ב长林4号’)、‘长林40号’ב长林53号’(‘长林53号’ב长林40号’)、‘长林4号’ב长林10号’(‘长林10号’ב长林4号’)、‘长林10号’ב长林53号’(‘长林53号’ב长林10号’)。

      表 7  普通油茶亲本组合的特殊配合力及反交效应值

      Table 7.  Values of specific combining ability and reciprocal cross effect for different combinations of C. oleifera

      序号
      组合
      (母本×父本)
      含油率 木质素质量分数 纤维素质量分数 半纤维素质量分数
      特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值 特殊配合力 反交效应值
      1 ‘长林4号’ב长林53号’ 1.31 0.02 −0.22 0.11 −0.03 0.25 0.47 0.35
      ‘长林53号’ב长林4号’
      2 ‘长林4号’ב长林95号’ −2.23 −0.31 0.02 0.03 0.68 0.19 −0.01 0.13
      ‘长林95号’ב长林4号’
      3 ‘长林53号’ב长林95号’ −0.57 −0.86 0.03 0.69 −0.18 −0.24 0.14 0.42
      ‘长林95号’ב长林53号’
      4 ‘长林4号’ב长林40号’ 0.30 1.53 0.31 −0.63 −0.22 0.16 −0.29 −0.04
      ‘长林40号’ב长林4号’
      5 ‘长林40号’ב长林53号’ −0.46 −0.23 −0.08 −0.05 −0.03 −0.15 −0.19 0.68
      ‘长林53号’ב长林40号’
      6 ‘长林40号’ב长林95号’ 1.66 0.81 −0.06 −1.12 −0.21 −0.77 −0.11 0.50
      ‘长林95号’ב长林40号’
      7 ‘长林4号’ב长林10号’ 0.62 −0.78 −0.11 0.27 −0.43 0.67 −0.17 −0.10
      ‘长林10号’ב长林4号’
      8 ‘长林10号’ב长林53号’ −0.28 −0.22 0.27 0.11 0.25 −0.17 −0.41 0.50
      ‘长林53号’ב长林10号’
      9 ‘长林10号’ב长林95号’ 1.15 1.08 0.01 −0.26 −0.28 −0.91 −0.02 0.86
      ‘长林95号’ב长林10号’
      10 ‘长林10号’ב长林40号’ −1.50 0.11 −0.16 −0.38 0.46 −0.62 0.60 −0.63
      ‘长林40号’ב长林10号’

      依据反交效应。可判断一对杂交亲本中哪个做母本更易获得性状优良的杂交子代。通常,反交效应值为正时,正交组合能够更容易获得较高水平表型的子代,反交效应值为负时,采用反交组合将更易创制较高水平表型的子代。对依据特殊配合力筛选出的5个亲本组合,进一步根据反交效应确定高含油率的杂交组合为‘长林40号’ב长林95号’、‘长林4号’ב长林53号’、‘长林10号’ב长林95号’、‘长林10号’ב长林4号’和‘长林4号’ב长林40号’。低纤维素特殊配合力的杂交组合为‘长林10号’ב长林4号’、‘长林10号’ב长林95号’、‘长林40号’ב长林4号’、‘长林40号’ב长林95号’和‘长林53号’ב长林95号’。低半纤维素的杂交组合有‘长林53号’ב长林10号’、‘长林4号’ב长林40号’、‘长林53号’ב长林40号’、‘长林4号’ב长林10号’和‘长林95号’ב长林40号’。综合子代含油率、纤维素、半纤维素质量分数的配合力分析结果,筛选出‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’,这2个组合含油率的特殊配合力较高,含油率在20个家系中的排名分别为第4位和第5位,在纤维素质量分数排名为第20位和第8位;在半纤维素质量分数排名为第11位和第3位。推测这2个组合在普通油茶高含油率育种中具有重要的育种潜力和价值。

    • 在本研究群体中,含油率和纤维素和半纤维素质量分数的显性方差均大于加性方差(表8)。其中,含油率的加性方差和显性方差分别为1.38、2.39,显性方差是加性方差的1.73倍;纤维素质量分数的遗传方差主要为显性方差,加性方差为0;半纤维素质量分数的显性方差略大于加性方差,是加性方差的1.24倍。可见这3个性状均以非加性遗传效应控制为主,加性效应次之,尤其是纤维素质量分数主要由显性遗传效应控制。木质素质量分数的加性方差为0.58,显性方差为0,这一性状主要由加性效应控制,这与木质素质量分数的特殊配合力方差差异不显著是一致的。含油率和木质素、纤维素和半纤维素质量分数的广义遗传力为7.86%~14.03%,狭义遗传力为0~14.03%,遗传力均较低,说明这些数量性状受到较强的环境效应影响。

      表 8  普通油茶种仁性状的主要遗传参数

      Table 8.  Major genetic parameters for kernel traits of C. oleifera

      遗传参数
      加性
      方差
      显性
      方差
      遗传
      方差
      表型
      方差
      广义遗
      传力/%
      狭义遗
      传力/%
      含油率 1.38 2.39 3.74 30.00 12.55 4.60
      木质素质量分数 0.58 0.00 0.58 4.17 14.03 14.03
      纤维素质量分数 0.00 0.20 0.20 2.05 9.52 0.00
      半纤维素质量分数 0.11 0.14 0.25 3.16 7.86 3.51
    • 在本研究中,含油率与木质素、纤维素和半纤维质量分数在油茶群体中具有显著负相关关系。MIAO等[19]研究发现:油菜籽含油率与木质素和纤维素质量分数也存在显著负相关,且相关性系数与油茶相当;与半纤维素质量分数的相关性系数略低。WANG等[26]研究表明:油菜籽中的纤维组分包括木质素、纤维素和半纤维素,对含油率有负面影响。推测可能是纤维素和半纤维素的合成减少了进入种子油生物合成途径中的光合同化物,从而导致含油率降低[2728]。SCHILBERT等[29]研究发现:BnaPAL4基因在这个过程中起重要作用。可见,木质素、纤维素、半纤维素质量分数等3个性状作为间接参考指标,衡量油茶种仁含油率是可行的。当油脂测定不便或样本材料较少时,可通过测定饼粕中木质素、纤维素和半纤维素质量分数间接评估油茶中的含油率。

    • 目前,油茶产业上用的无性系良种多来源于选择育种,但通过选择育种来培育高产优质新品种的潜力逐渐减小。正确选择亲本是普通油茶杂交育种成功的基础和关键,开展杂交亲本一般配合力和特殊配合力的估算,能够更高效地提高育种效率。本研究发现:普通油茶杂交亲本在油脂性状上的一般配合力、特殊配合力和反交效应都差异极显著,表明亲本评估对以含油率为育种目标的普通油茶杂交非常关键。

      本研究中,5个亲本在含油率以及木质素、纤维素和半纤维素质量分数等4个性状中的一般配合力有较大差异。同一亲本的一般配合力在不同的性状间存在明显差异,同一性状在不同亲本的一般配合力间也存在显著差异。如‘长林4号’在含油率的一般配合力最高,在半纤维素质量分数的一般配合力是倒数第2位。亲本在半纤维素质量分数的一般配合力范围较大,最高的‘长林10号’一般配合力为0.54,最低的‘长林95号’一般配合力为−0.38,这与桤木Alnus cremastogyne种间杂交亲本种实性状(种子长度、宽度、千粒重)的配合力情况相同[30]。同样地,各组合在4个油脂相关性状上的特殊配合力值也存在显著差异。

    • 一般配合力和特殊配合力的相对重要性一直是林木杂交育种中亲本的评估重点[17]。研究表明:一般配合力和特殊配合力的相对重要性受测试材料、性状、地点和树龄等的影响[15]。牛慧敏等[31]研究发现:对于杉木幼林的干形性状,一般配合力测定比特殊配合力测定更重要。吴兵等[32]研究发现:桉树种间杂交子代的生长性状受加性与非加性效应的共同作用,但是以加性效应为主,所以应更关注双亲的一般配合力。林萍等[15]针对油茶5×5全双列杂交子代幼林生长性状的研究表明:一般配合力比特殊配合力更重要;对(不完全双列杂交)设计的油茶子代林分析发现:林龄不同其生长性状的一般配合力和特殊配合力方差分量也不相同,1年生子代林的一般配合力方差分量高于特殊配合力,而2年生子代林一般配合力方差分量均明显低于特殊配合力[16]。柴静瑜等[33]对进入盛产期的油茶巢式杂交子代群体进行遗传分析显示:组合间含油率和脂肪酸质量分数的差异主要来源于双亲的特殊配合力,评估双亲的特殊配合力远比亲本的一般配合力更重要。赵颖等[14]评估了马尾松纸浆材主要经济性状,发现特殊配合力相对重要性大于一般配合力。在本研究中,油茶杂交子代成林的含油率和纤维素质量分数的显性方差显著大于加性方差,这2个性状亲本的特殊配合力比一般配合力更重要。半纤维素质量分数的显性方差与加性方差相当,说明半纤维素质量分数亲本的一般配合力和特殊配合力同等重要。因此,在以含油率为育种目标的油茶杂交中,优先选择特殊配合力较高的亲本组合,同时兼顾亲本的一般配合力。

    • 因受测试材料、性状、地点和树龄等因素的不同,遗传力也有差别。吴兵等[32]研究发现:桉树幼林各生长性状遗传力均在0.57以上。黄逢龙等[34]发现:杨树无性系的各树冠性状遗传力都较低,均小于0.50。在马尾松巢式交配子代生长性状遗传分析发现:胸径、树高和单株材的广义遗传力为0.48~0.69,受中度遗传控制[7],这与红松Pinus koraiensis[35]的研究结果一致。林萍等[17]研究发现:普通油茶杂交子代林幼龄时期种仁含油率、脂肪酸成分及其质量分数等经济性状受环境影响较大,遗传控制力度较弱。柴静瑜等[33]研究发现:盛产期后油茶油脂性状的遗传力显著升高,尤其是硬脂酸、油酸、亚油酸等决定油脂品质的脂肪酸质量分数。可见,子代幼林的遗传力评估仅可作为油茶杂交育种策略制定的参考,重点应关注成林的遗传力参数。

    • 本研究发现:普通油茶含油率和木质素、纤维素、半纤维素质量分数4个性状在组合间存在显著差异,且含油率与木质素、纤维素、半纤维素质量分数间存在显著负相关;4个性状的亲本一般配合力、特殊配合力和反交效应值差异显著。含油率和纤维素质量分数的遗传方差以显性效应为主,半纤维素质量分数的加性方差与显性方差相当,而木质素质量分数的遗传方差则以加性效应为主;4个性状的遗传力均较低,受环境影响较大。在此基础上,筛选出可用于高含油率种质创制的优良亲本‘长林4号’和‘长林40号’,优良杂交组合‘长林40号’ב长林95号’和‘长林4号’ב长林53号’。

参考文献 (35)

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