福建福鼎柳杉种子园半同胞子代遗传变异分析与早期选择

doi:10.12302/j.issn.1000-2006.202306022

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 49 ›› Issue (1): 78-86.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202306022

福建福鼎柳杉种子园半同胞子代遗传变异分析与早期选择

林强¹(), 徐进², 李上前³, 林云斌³, 章允清⁴, 欧阳磊¹^,^*()

1.福建省林业科学研究院,福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室,福建福州 350012
2.南京林业大学,林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室,江苏南京 210037
3.福建省福鼎后坪国有林场,福建福鼎 355200
4.福建省顺昌埔上国有林场,福建顺昌 353200

收稿日期:2023-06-20 修回日期:2023-08-23 出版日期:2025-01-30 发布日期:2025-01-21
通讯作者: * 欧阳磊(641668583@qq.com),正高级工程师。
作者简介:
林强(31692901@qq.com),工程师。
基金资助:
福建省林业科技项目(2021FKJ15);福建省林木种苗科技攻关专项(闽林科[2013]1号);国家林业和草原局南方山地用材林培育重点实验室资助项目

The early selection and analysis of genetic variation of Cryptomeria japonica half-sib progeny from seed orchard in Fuding, Fujian Province

LIN Qiang¹(), XU Jin², LI Shangqian³, LIN Yunbin³, ZHANG Yunqing⁴, OUYANG Lei¹^,^*()

1. Fujian Provincial Key Laboratory of Forest Silviculture and Forest Product Processing Utilization, Fujian Academy of Forestry, Fuzhou 350012, China
2. Key Laboratory of Forest Genetics and Biotechnology of Ministry of Education, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China
3. Houping State Forest Farm of Fujian Province, Fuding 355200, China
4. Pushang State-owned Forest Farm of Fujian Province, Shunchang 353200, China

Received:2023-06-20 Revised:2023-08-23 Online:2025-01-30 Published:2025-01-21

摘要/Abstract

摘要：

【目的】通过柳杉种子园半同胞子代测定,阐明家系生长性状的遗传变异、性状相关规律,评价参试家系在试验地点的生长表现和育种价值,选择速生优良家系和单株进行推广应用。【方法】2014年在福建省福鼎后坪国有林场营建柳杉种子园半同胞子代试验林,于试验林1~7年生时,对51个家系每木调查树高、胸径和冠幅等生长量指标并建立数据库,分析家系生长性状的遗传变异和相关规律,估算家系及单株遗传力,对参试家系和单株进行评价和选择。【结果】试验林7年生时,树高、胸径、冠幅和材积的平均值分别为4.51 m、6.68 cm、2.09 m和0.011 10 m³,冠幅变异系数为16.75%,而5年生材积变异系数达101.60%,参试家系的适应性较好且生长性状存在丰富的变异。1~7年生试验林的树高、胸径和材积等生长性状在重复和家系间的差异均达极显著水平,生长环境和家系本身的基因型对柳杉早期生长均有显著影响。试验林1~7年生的家系遗传力为0.465~0.649,单株遗传力为0.223~0.507;在家系层次上,生长表现受中等程度之上的遗传控制;在个体层次上,生长表现受较弱程度的遗传控制。生长性状间的相关系数为0.35~0.97,生长性状的表型相关均达极显著水平。经综合评价和估算遗传增益,选出速生家系8个,树高、胸径和材积等遗传增益的平均值分别为5.53%、7.89%和22.95%;选出速生个体35个,其树高、胸径和材积的平均遗传增益分别为23.11%、27.84%和96.77%。【结论】参试柳杉家系生长表现较好,生长性状遗传变异丰富,选择的速生优良家系和个体将为试验地区柳杉人工造林提供良种材料,为构建柳杉第2代育种群体和提升柳杉遗传改良水平提供育种材料。

关键词: 柳杉, 种子园, 半同胞子代, 生长性状, 遗传变异, 早期选择, 福建福鼎

Abstract:

【Objective】The families’ growth performance and breeding value are evaluated through the Cryptomeria japonica seed orchard half-sib progeny test to clarify the genetic variation and the correlation laws of growth traits. Fast-growing, excellent families and individuals are selected for promotion and application. 【Method】 The growth traits data of 51 tested families were continuously collected by observing and surveying the seed orchard half-sib progeny test forests established at the Houping State Forest Farm of Fuding in Fujian Province in 2014. The individual and family heritability was estimated, and the growth performance of the tested families was evaluated by analyzing the genetic variation and correlation laws of growth traits based on data from one, three, five, six, and seven years of age. 【Result】The average height, diameter at breast height (DBH), crown width, and volume were 4.51 m, 6.68 cm, 2.09 m, and 0.011 10 m³, respectively. The variation coefficient of growth traits ranged from 16.75% to 101.60% at seventh years of age. The tested families demonstrated good adaptability and abundant variations in growth traits. Significant differences in height, DBH, and volume among families and repetitions across the one to seven year age range were observed. The growth performance of the forest was primarily influenced by the family genotype and site conditions. Family heritability of growth traits ranged from 0.465 to 0.649, while individual heritability ranges from 0.223 to 0.507. Growth performance was controlled by a moderate degree of genetic influence at the family level and a weaker degree at the individual level. The correlation coefficients among tree height, DBH, crown width, and volume ranged from 0.35 to 0.97 over one to seven years. Positive correlations among growth traits were highly significant. Eight fast-growing families were selected through the estimation of genetic gains and a comprehensive comparison. The average genetic gains of tree height, DBH and volume were 5.53%, 7.89% and 22.95%, respectively. In addition, 35 fast-growing individuals were selected, with average genetic gains of tree height, DBH and volume of 23.11%, 27.84%, and 96.77%, respectively. 【Conclusion】The tested families grow well at the sites, and the genetic variation in growth traits is abundant. The selected families and individuals can be promoted and applied in Fuding and similar site conditions in Fujian Province. This provides excellent genetic material for C. japonica afforestation, significantly increasing the afforestation area of improved varieties and enhancing the economic and social benefits of C. japonica plantations. In addition, it supports the construction of the second-generation breeding population of C. japonica and the advancement of its genetic improvement level.

Key words: Cryptomeria japonica, seed orchard, half-sib progeny, growth traits, genetic variation, early selection, Fuding, Fujian Province

中图分类号:

S722.33

林强,徐进,李上前,等. 福建福鼎柳杉种子园半同胞子代遗传变异分析与早期选择[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2025, 49(1): 78-86.

LIN Qiang, XU Jin, LI Shangqian, LIN Yunbin, ZHANG Yunqing, OUYANG Lei. The early selection and analysis of genetic variation of Cryptomeria japonica half-sib progeny from seed orchard in Fuding, Fujian Province[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2025, 49(1): 78-86.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.202306022.

图/表 7

表1

参试家系来源"

序号 No.	原号 original code	原产地 plant collection site	序号 No.	原号 original code	原产地 plant collection site
1	石13	浙江石垟场后岭湾	27	天18	浙江天目场仰止桥
2	K7	福建省仙游溪口国有林场地生片	28	黄10	福建省黄龙国有林场县界山
3	K2	福建省仙游溪口国有林场地生片	29	天12	浙江天目场外切湾
4	莱1	福建省莱舟国有林业试验场	30	天19	浙江天目场仰止桥
5	石6	浙江石垟场下壶路	31	石2	浙江石垟场下壶路
6	精4	日本	32	石5	浙江石垟场下壶路
7	精5	日本	33	腊19	福建省周宁腊洋国有林场坪抗
8	天16	浙江天目场外切湾	34	石4	浙江石垟场下壶路
9	天3	浙江天目场东茅棚	35	水1	福建省霞浦水门国有林场
10	天10	浙江天目场三里亭	36	天25	浙江天目场仰止桥
11	日3	日本	37	天8	浙江天目场三里亭
12	天5	浙江天目场三里亭	38	天6	浙江天目场三里亭
13	石17	浙江石垟场官坑田边	39	黄11	福建省黄龙国有林场县界山
14	天15	浙江天目场外切湾	40	石14	浙江石垟场后岭湾
15	天13	浙江天目场外切湾	41	黄15	福建省黄龙国有林场县界山
16	场10	福建省霞浦杨梅岭国有林场油桐岗	42	石1	浙江石垟场水苇塘
17	石7	浙江石垟场下壶路	43	腊4	福建省周宁腊洋国有林场坪抗
18	本67	福建省霞浦杨梅岭国有林场四萝洋	44	场7	福建省霞浦杨梅岭国有林场赤定
19	K3	福建省仙游溪口国有林场大坑	45	石16	浙江石垟场官坑田边
20	场5	福建省霞浦杨梅岭国有林场肥垅	46	黄16	福建省黄龙国有林场县界山
21	场14	福建省霞浦杨梅岭国有林场四萝洋	47	K5	福建省仙游溪口国有林场丰产林
22	场3	福建省霞浦杨梅岭国有林场涌山	48	天24	浙江天目场仰止桥
23	天14	浙江天目场外切湾	49	K8	福建省仙游溪口国有林场地生片
24	K9	福建省仙游溪口国有林场大坑	50	黄17	福建省黄龙国有林场县界山
25	天11	浙江天目场三里亭	51	腊5	福建省周宁腊洋国有林场坪抗
26	本66	福建省霞浦杨梅岭国有林场四萝洋	52	对照	福鼎本地人工林采种

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

7年生柳杉早期速生优良个体选择结果"

排名 ranking	序号 No.	原号 original code	重复 repeat	株号 individual No.	树高tree height		胸径DBH		材积volume
排名 ranking	序号 No.	原号 original code	重复 repeat	株号 individual No.	H/m	遗传增益/% genetic gain	D_BH/cm	遗传增益/% genetic gain	V/m³	遗传增益/% genetic gain	现实增益/% realistic gain
1	36	石4	3	1	6.60	23.50	14.00	40.87	0.054 66	155.39	392.40
2	25	K9	2	4	7.40	32.49	12.80	34.17	0.050 81	141.67	357.76
3	10	天10	2	2	6.50	22.37	13.30	36.96	0.048 77	134.39	339.37
4	10	天10	2	1	7.20	30.24	12.40	31.94	0.046 60	126.64	319.80
5	21	场5	2	4	7.00	27.99	12.40	31.94	0.045 44	122.51	309.36
6	30	天12	3	3	7.00	27.99	12.40	31.94	0.045 44	122.51	309.36
7	25	K9	7	3	6.20	19.00	12.90	34.73	0.044 04	117.53	296.78
8	30	天12	2	1	7.20	30.24	12.00	29.71	0.043 70	116.32	293.73
9	11	日3	1	4	5.90	15.63	12.90	34.73	0.042 13	110.71	279.57
10	8	天16	2	2	6.50	22.37	12.20	30.82	0.041 20	107.37	271.13
11	35	腊19	7	3	6.20	19.00	12.40	31.94	0.040 77	105.84	267.27
12	36	石4	2	1	7.10	29.12	11.50	26.91	0.039 71	102.08	257.79
13	36	石4	2	4	7.10	29.12	11.40	26.36	0.039 04	99.69	251.73
14	21	场5	5	4	6.00	16.75	12.20	30.82	0.038 35	97.22	245.50
15	10	天10	2	3	6.20	19.00	12.00	29.71	0.038 24	96.81	244.46
16	8	天16	3	3	7.00	27.99	11.30	25.80	0.037 89	95.58	241.37
17	28	天18	2	3	7.10	29.12	11.20	25.24	0.037 71	94.95	239.77
18	27	本66	7	4	6.60	23.50	11.50	26.91	0.037 20	93.13	235.18
19	52	黄16	2	4	6.20	19.00	11.80	28.59	0.037 00	92.40	233.32
20	48	石1	3	2	6.20	19.00	11.60	27.47	0.035 78	88.06	222.37
21	33	石5	1	3	6.40	21.25	11.40	26.36	0.035 58	87.34	220.56
22	2	K7	7	2	7.30	31.36	10.70	22.45	0.035 36	86.55	218.55
23	27	本66	3	4	6.20	19.00	11.30	25.80	0.034 00	81.68	206.27
24	4	莱1	7	1	5.70	13.38	11.70	28.03	0.033 75	80.82	204.08
25	39	天8	2	4	7.00	27.99	10.60	21.89	0.033 44	79.69	201.24
26	6	精4	7	2	5.80	14.50	11.50	26.91	0.033 15	78.65	198.61
27	39	天8	2	1	7.30	31.36	10.30	20.21	0.032 82	77.49	195.68
28	37	水1	2	2	6.30	20.12	11.00	24.12	0.032 72	77.12	194.76
29	21	场5	2	2	7.10	29.12	10.40	20.77	0.032 63	76.80	193.93
30	3	K2	2	3	6.30	20.12	10.90	23.56	0.032 14	75.06	189.54
31	40	天6	2	3	6.10	17.87	11.00	24.12	0.031 79	73.80	186.38
32	53	K5	5	2	6.10	17.87	11.00	24.12	0.031 79	73.80	186.38
33	36	石4	2	3	7.00	27.99	10.30	20.21	0.031 61	73.18	184.80
34	42	黄11	1	4	5.80	14.50	11.20	25.24	0.031 48	72.69	183.57
35	27	本66	4	3	6.20	19.00	10.80	23.01	0.031 12	71.41	180.33
均值mean					6.57	23.11	11.67	27.84	0.038 22	96.77	244.36

表7

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性状 trait	林龄/a tree age	均值 mean	中位数 median	最小值 min	最大值 max	方差 variance	标准差 SD	变异系数/% CV
树高/m tree height	1	0.49	0.47	0.12	1.20	0.03	0.18	36.73
	3	1.45	1.40	0.34	3.20	0.20	0.45	31.03
	5	2.82	2.80	0.80	5.80	0.65	0.81	28.72
	6	3.84	3.80	1.30	6.40	0.72	0.85	22.14
	7	4.51	4.50	1.60	7.40	0.93	0.96	21.29
胸径/cm DBH	5	3.64	3.50	0.10	9.70	2.47	1.57	43.13
	6	5.08	5.00	0.10	12.10	3.54	1.88	37.01
	7	6.68	6.70	0.50	14.00	4.87	2.21	33.08
材积/m³ volume	5	0.002 50	0.001 70	0.000 00	0.023 76	0.000 01	0.002 54	101.60
	6	0.005 84	0.004 63	0.000 00	0.039 98	0.000 02	0.004 97	85.10
	7	0.011 10	0.009 08	0.000 02	0.054 66	0.000 07	0.008 63	77.75
冠幅/m crown width	7	2.09	2.10	0.70	3.10	0.12	0.35	16.75

性状 trait	林龄/a tree age	变异来源 variation source	平方和 SS	均方 MS	F	显著性 sig.	性状 trait	林龄/a tree age	变异来源 variation source	平方和 SS	均方 MS	F	显著性 sig.
树高 tree height		重复	1.95	0.16	5.95	**	胸径 DBH		重复	197.93	12.56	9.80	**
	1	家系	2.44	0.07	2.12	**		6	家系	378.58	6.05	3.82	**
		重复×家系	6.39	0.04	1.35	*			重复×家系	702.77	2.62	1.10
		重复	13.88	1.41	6.27	**			重复	231.66	21.67	11.68	**
	3	家系	16.40	0.62	2.38	**		7	家系	405.77	9.96	6.80	**
		重复×家系	41.77	0.22	1.04				重复×家系	1 098.84	2.46	1.07
		重复	39.45	3.92	65.53	**	材积 volume		重复	0.000 621	0.000 093	11.64	**
	5	家系	52.85	1.04	3.41	**		5	家系	0.000 935	0.000 045	6.05	**
		重复×家系	121.58	0.38	1.14				重复×家系	0.002 571	0.000 012	1.09
		重复	24.97	6.14	9.37	**			重复	0.002 14	0.000 31	9.65	**
	6	家系	63.79	2.25	4.34	**		6	家系	0.003 85	0.000 14	4.33	**
		重复×家系	157.2	0.98	1.12				重复×家系	0.008 49	0.000 05	1.05
		重复	42.69	7.53	8.39	**			重复	0.002 562	0.001 121	11.35	**
	7	家系	80.43	3.58	3.63	**		7	家系	0.005 375	0.000 569	5.47	**
		重复×家系	212.36	1.77	1.22	*			重复×家系	0.011 021	0.000 134	1.06
胸径 DBH		重复	94.78	7.83	8.93	**	冠幅 crown width		重复	8.20	2.31	9.69	**
	5	家系	220.66	4.33	5.94	**		7	家系	18.94	1.18	3.48	**
		重复×家系	571.10	1.30	1.02				重复×家系	48.56	0.75	1.71	*

性状 trait	林龄/a tree age	方差分量variance component			家系遗传力 family heritability	单株遗传力 individual heritability
性状 trait	林龄/a tree age	家系 family	重复×家系 repeat×family	误差 error	家系遗传力 family heritability	单株遗传力 individual heritability
树高tree height	1	0.002 124	0.004 853	0.022 6	0.572	0.287
	3	0.017 355	0.033 45	0.135 03	0.633	0.374
树高tree height	5	0.056 65	0.147 25	0.304	0.642	0.446
胸径DBH	5	0.167 06	0.711 70	1.469 68	0.522	0.285
材积volume	5	0.000 000 5	0.000 001 5	0.000 004 1	0.577	0.327
树高tree height	6	0.069 19	0.234 28	0.374 96	0.603	0.408
胸径DBH	6	0.298 95	0.964 56	2.149 11	0.583	0.350
材积volume	6	0.000 002 1	0.000 005 9	0.000 015 6	0.597	0.356
树高tree height	7	0.110 17	0.325 38	0.433 97	0.649	0.507
胸径DBH	7	0.437 83	1.408 55	2.844 02	0.594	0.373
冠幅crown width	7	0.005 995	0.030 65	0.070 78	0.465	0.223
材积volume	7	0.000 006 9	0.000 020 6	0.000 042 7	0.611	0.396

性状 trait	林龄/a age	树高 tree height			胸径 (5 a) DBH	材积 (5 a) volume	树高 (6 a) height	胸径 (6 a) DBH	材积 (6 a) volume	树高 (7 a) height	胸径 (7 a) DBH	冠幅 (7 a) crown width	材积 (7 a) volume
性状 trait	林龄/a age	1 a	3 a	5 a	胸径 (5 a) DBH	材积 (5 a) volume	树高 (6 a) height	胸径 (6 a) DBH	材积 (6 a) volume	树高 (7 a) height	胸径 (7 a) DBH	冠幅 (7 a) crown width	材积 (7 a) volume
树高tree height	1	1.00	0.66^**	0.37^**	0.46^**	0.39^**	0.44^**	0.45^**	0.42^**	0.39^**	0.43^**	0.35^**	0.40^**
树高tree height	3		1.00	0.73^**	0.78^**	0.73^**	0.74^**	0.74^**	0.71^**	0.68^**	0.71^**	0.53^**	0.68^**
树高tree height	5			1.00	0.86^**	0.86^**	0.89^**	0.83^**	0.81^**	0.84^**	0.82^**	0.58^**	0.80^**
胸径DBH	5				1.00	0.91^**	0.88^**	0.95^**	0.90^**	0.84^**	0.92^**	0.64^**	0.88^**
材积volume	5					1.00	0.80^**	0.86^**	0.93^**	0.76^**	0.83^**	0.55^**	0.89^**
树高height	6						1.00	0.91^**	0.87^**	0.94^**	0.91^**	0.70^**	0.87^**
胸径DBH	6							1.00	0.94^**	0.88^**	0.97^**	0.70^**	0.92^**
材积volume	6								1.00	0.84^**	0.92^**	0.64^**	0.97^**
树高height	7									1.00	0.90^**	0.71^**	0.88^**
胸径DBH	7										1.00	0.73^**	0.95^**
冠幅crown width	7											1.00	0.67^**
材积volume	7												1.00

家系排名 family ranking	序号 No.	原号 original code	树高tree height		胸径DBH		材积volume
家系排名 family ranking	序号 No.	原号 original code	H/m	遗传增益/% genetic gain	D_BH/cm	遗传增益/% genetic gain	V/m³	遗传增益/% genetic gain	现实增益/% realistic gain
1	10	天25	4.89	6.34	7.95	11.14	0.017 41	36.76	60.17
2	36	腊19	4.96	6.79	7.84	10.95	0.016 53	31.81	52.07
3	25	K9	4.73	3.47	7.51	7.99	0.014 56	20.74	33.95
4	31	天19	5.09	8.67	7.69	9.60	0.014 54	20.63	33.76
5	21	场5	4.73	3.47	7.20	5.20	0.014 45	20.12	32.93
6	27	本66	4.75	3.76	7.20	5.20	0.014 24	18.94	31.00
7	30	天18	4.90	5.93	7.41	7.09	0.014 01	17.65	28.89
8	8	天16	4.89	5.78	7.28	5.92	0.013 89	16.98	27.78
均值mean			4.87	5.53	7.51	7.89	0.014 95	22.95	37.57

福建福鼎柳杉种子园半同胞子代遗传变异分析与早期选择

The early selection and analysis of genetic variation of Cryptomeria japonica half-sib progeny from seed orchard in Fuding, Fujian Province

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