白桦半同胞家系纸浆材优良家系选择及选择方法评价

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.006

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 690-699.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.006

白桦半同胞家系纸浆材优良家系选择及选择方法评价

陈柄华¹, 张杰¹, 刘桂丰¹, 李思婷³, 高元科¹, 李慧玉¹, 李天芳²()

^1.东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室，哈尔滨 150040
^2.黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150040
^3.吉林省永吉县林业局，永吉 132200

收稿日期:2023-06-17 出版日期:2023-09-20 发布日期:2023-09-05
通讯作者: 李天芳 E-mail:18646079568@126.com
作者简介:陈柄华（1999—），男，硕士研究生，主要从事林木遗传改良方面的研究。
基金资助:
国家重点研发计划(2021YFD2200105)

Selection of Excellent Families and Evaluation of Selection Method for Pulpwood Half-sibling Families of Betula platyphylla

Binghua CHEN¹, Jie ZHANG¹, Guifeng LIU¹, Siting LI³, Yuanke GAO¹, Huiyu LI¹, Tianfang LI²()

^1.State Key Laboratory of Forest Genetics and Breeding，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^2.Heilongjiang Forestry Research Institute，Harbin 150040
^3.Forestry Bureau of Yongji County，Yongji 132200

Received:2023-06-17 Online:2023-09-20 Published:2023-09-05
Contact: Tianfang LI E-mail:18646079568@126.com
About author:CHEN Binghua（1999—），male，postgraduate，major in tree genetic and improvement.
Supported by:
National Key R&D Program of China(2021YFD2200105)

摘要/Abstract

摘要：

通过对白桦（Betula platyphylla）半同胞家系生长和纸浆材性状的遗传变异规律研究，筛选出优良的纸浆材家系，为白桦材性遗传改良提供理论基础。以7年生32个白桦半同胞家系为试材，对各个家系生长和木材性状进行方差分析、计算遗传参数，并估算配合力，采用多种选择方法进行优良家系选择并且评价优良亲本。结果表明：家系间的生长和木材性状均达到了极显著差异水平（P<0.01），且家系遗传力处于0.71~1.00，单株遗传力在2.0~3.0，表型变异系数处于5.88%~49.84%。胸径、树高、材积3个性状之间达到了极显著强正相关关系（r值：0.70~0.97），纤维长宽比与纤维长度之间存在极显著强正相关关系（r值：0.69），与纤维宽度存在极显著强负相关关系（r值：-0.76）。利用一般配合力进行优良亲本评价，材积、基本密度、纤维长度的一般配合力分别是-0.001 1~0.001 0、-0.04~0.07、-112.09~77.36，选择出A13、A12、A21、A24四个家系的母本属于优良亲本。通过布雷金多性状综合分析法、主成分分析法和育种值评价法进行优良家系评价，比较3个方法的优劣，最终选择出5个优良纸浆材家系，入选家系的材积和综纤维素平均遗传增益分别达到12.97%和3.40%。选择出A12、A17、A23、A19、A1为优良纸浆材家系，为进一步选育白桦速生纸浆材良种提供材料。

关键词: 白桦, 半同胞家系, 纸浆材, 选择方法评价, 母本评价

Abstract:

To provide the theoretical basis for genetic improvement of Betula platyphylla， the genetic variation of the growth and wood characters of B. platyphylla half-sibling families were studied， and the excellent pulp families were selected， and 32 seven-year-old half-sibling families were measured respectively， and the growth and wood characters of each family were analyzed by ANOVA， genetic parameters were calculated and general combining ability was estimated， multiple selection methods were used to select excellent families and evaluate excellent parents. The results showed that there were significant differences （P<0.01） in growth and wood characters among families， and the family heritability was 0.71-1.00， the heritability per plant was 2.0-3.0， the coefficient of variation ranged from 5.88% to 49.84%. There was a significantly and strongly positive correlation among DBH， tree height and volume（r：0.70-0.97）， and fiber length to width ratio had a significantly and strongly positive correlation with the fiber length（r：0.69）， while it had a significantly and strongly negative correlation with the fiber width（r：-0.76）. The general combining ability was used to evaluate the excellent parents， and the general combining ability ranges of volume， basic density and fiber length were -0.001 1-0.001 0， -0.04-0.07 and -112.09-77.36， respectively. The maternal parents of A13， A12， A21 and A24 were selected as excellent parents， and three different selection methods， including Brekin multi-trait comprehensive analysis method， principal component analysis method and breeding value method， were used to select the excellent family. After comparing the advantages and disadvantages of the three methods， five excellent pulp families were selected， and the average genetic gain of volume and cellulose reached 12.97% and 3.40%， respectively. A12， A17， A23， A19， A1 were selected as the excellent pulpwood families， which provided material for further breeding of improved varieties of fast- growing B. platyphylla.

Key words: Betula platyphylla, half sibling family, pulp wood, selection method evaluation, evaluation of maternal parent

中图分类号:

S792.153

陈柄华, 张杰, 刘桂丰, 李思婷, 高元科, 李慧玉, 李天芳. 白桦半同胞家系纸浆材优良家系选择及选择方法评价[J]. 植物研究, 2023, 43(5): 690-699.

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图/表 11

表1

表2

白桦半同胞家系各指标遗传变异参数

性状 Traits	变异幅度 Range	均值±标准差 Average±SD	表型变异系数 Coefficient of variation/%	家系遗传力 $h F 2$	单株遗传力 h²
胸径D_BH/cm	3.60~14.00	7.67±1.68	21.88	0.79	2.38
树高H/m	4.10~10.50	7.41±0.93	12.51	0.83	2.48
材积V/m³	2.56×10^-4~65.05×10^-4	（18.26±9.10）×10^-4	49.84	0.76	2.00
基本密度 D_B/（g·cm^-3）	0.60~0.43	0.50±0.04	7.14	0.71	2.14
木质素 L/%	22.80~33.60	27.51±2.39	8.69	0.96	2.87
纤维素 C/（mg·g^-1）	92.48~276.94	173.96±44.43	13.61	1.00	3.00
半纤维素 C_H/（mg·g^-1）	166.87~251.07	203.52±22.42	5.88	0.96	2.87
纤维长度 F_L/μm	367.31~1 416.58	716.43±127.58	17.80	0.92	2.75
纤维宽度 F_W/μm	6.95~28.83	16.37±3.34	20.25	0.93	2.78
纤维长宽比 R_FLW	19.20~131.10	45.27±11.17	24.66	0.94	2.82

表2

表3

白桦半同胞家系各指标的一般配合力

家系 Family	胸径 D_BH	树高 H	材积 V	基本密度 D_B	木质素 L	纤维素 C	半纤维素 C_H	纤维长度 F_L	纤维宽度 F_W	纤维长宽 R_FLW
A1	0.87	0.57	0.000 501	-0.011 347	-1.71	26.00	-11.65	-6.23	-0.05	-0.39
A2	-0.60	0.13	-0.000 312	0.011 144	0.02	-10.51	-1.52	-112.09	0.52	-7.93
A3	-2.42	-1.42	-0.001 081	-0.008 517	0.98	-13.25	-11.24	-25.84	-0.07	-1.47
A4	-0.36	0.02	-0.000 208	-0.027 347	-1.71	15.59	-10.82	-7.08	-1.89	5.72
A5	-0.57	-0.47	-0.000 355	0.008 560	-3.95	-5.93	-19.32	14.04	1.66	-2.62
A6	-0.48	-0.24	-0.000 325	0.049 109	-3.02	-77.43	4.67	-4.72	-0.87	2.17
A7	0.68	-0.12	0.000 192	0.012 041	0.35	-22.93	-31.81	9.76	0.86	-1.49
A8	-0.46	-0.65	-0.000 410	0.011 840	-2.05	-40.12	-7.55	24.58	-0.09	2.23
A9	0.00	-0.82	-0.000 199	-0.028 702	-1.16	81.17	-16.69	-15.10	-0.33	-0.17
A10	0.66	0.01	0.000 237	-0.017 013	-2.15	11.39	2.99	16.03	-1.57	5.79
A11	0.24	0.06	0.000 054	0.012 930	2.71	-39.33	12.89	-10.05	-0.41	0.06
A12	0.83	0.29	0.000 432	0.066 960	1.27	-16.15	33.17	36.48	-0.66	4.43
A13	1.67	0.49	0.000 943	0.000 359	2.62	37.49	-29.21	-33.66	1.07	-4.14
A14	1.04	0.25	0.000 434	0.007 510	2.66	-51.20	-24.51	15.25	0.21	-0.24
A15	0.62	0.47	0.000 361	-0.014 749	0.23	-40.97	40.96	-11.91	1.64	-4.05
A16	-1.36	-0.41	-0.000 537	-0.022 780	-1.59	97.85	43.63	23.61	-0.79	3.74
A17	0.40	-0.20	0.000 011	0.001 165	-3.22	4.51	-2.14	34.60	1.16	-1.04
A18	-2.06	-0.32	-0.000 892	0.020 689	1.21	6.35	29.72	12.89	1.41	-2.07
A19	1.14	0.54	0.000 740	-0.005 367	-2.02	-32.13	4.00	-1.90	-1.25	3.54
A20	-0.12	0.80	0.000 057	-0.006 147	0.08	43.19	-8.96	20.07	-0.63	3.59
A21	-1.05	-0.11	-0.000 446	0.019 123	-1.93	72.33	-8.80	43.17	-1.77	8.29
A22	1.02	0.23	0.000 502	-0.024 676	-1.54	-14.76	4.53	-9.32	0.47	-1.48
A23	0.56	0.71	0.000 398	0.009 973	0.22	53.56	22.22	-70.13	0.33	-4.62
A24	-0.17	0.21	-0.000 017	0.037 505	3.06	1.06	-12.71	77.36	-1.60	10.40
A25	0.04	0.46	0.000 160	-0.014 038	5.57	-21.31	-30.23	58.91	1.40	0.08
A26	0.69	0.31	0.000 358	-0.014 459	2.43	20.54	-16.44	23.65	3.04	-5.51
A27	-0.02	0.02	-0.000 013	-0.040648	-1.34	-37.26	-20.31	-24.29	-0.38	-0.71
A28	0.53	-0.15	0.000 120	-0.010954	2.49	-1.37	-5.21	-42.25	0.36	-3.55
A29	-0.48	-0.56	-0.000 375	0.007702	1.50	-35.42	35.61	-11.88	-0.23	-0.26
A30	0.87	1.21	0.000 693	0.012656	2.27	-81.24	32.05	56.89	0.40	2.49
A31	-0.15	-0.34	-0.000 189	-0.008159	-4.17	-8.05	-13.11	-58.43	-0.04	-3.66
SL	-1.56	-0.98	-0.000 835	-0.034360	1.91	78.33	15.78	-22.40	-1.91	-7.13

表3

图1

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

参考文献 24

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性状 Traits	变异来源 Source of variation	自由度 df	离差平方和 Adj SS	均方 Adj MS	F	P
胸径 D_BH	区组 Blocks	2	84.48	42.24	15.46**	0
	家系 Families	31	381.34	12.30	4.50**	0
	家系×区组 Families×Blocks	62	237.41	3.83	1.40*	0.03
树高 H	区组 Blocks	2	2.39	1.19	1.93	0.15
	家系 Families	31	130.36	4.21	6.79**	0
	家系×区组 Families×Blocks	62	86.64	1.40	2.25**	0
材积 V	区组 Blocks	2	1.80×10^-5	9.00×10^-6	13.21**	0
	家系 Families	31	9.90×10^-5	3.00×10^-6	4.55**	0
	家系×区组 Families×Blocks	62	6.30×10^-5	1.00×10^-6	1.46*	0.02
基本密度 D_B	家系 Families	31	1.91	0.06	3.54**	0
木质素 L	家系 Families	31	518.08	16.19	22.33**	0
纤维素 C	家系 Families	31	1 096.52	34.27	726.54**	0
半纤维素 C_H	家系 Families	31	224.84	7.03	22.23**	0
纤维长度 F_L	家系 Families	31	5 845 176.00	182 662.00	12.48**	0
纤维宽度 F_W	家系 Families	31	4 246.00	132.69	13.53**	0
纤维长宽比 R_FLW	家系 Families	31	57 486.00	1 796.40	16.75**	0

家系 Family	材积 V/%	基本密度 D_B/%	综纤维素 C_I/%	纤维长度 F_L/%
A12	14.14	8.51	4.25	4.84
A13	25.52	0.11	2.11	-4.06
A7	16.00	-3.66	-2.74	-0.77
A19	6.77	1.75	-16.67	1.66
A22	21.54	-0.72	-7.92	0.19

性状 Traits	主成分Ⅰ PC Ⅰ	主成分Ⅱ PC Ⅱ	主成分Ⅲ PC Ⅲ	主成分Ⅳ PC Ⅳ
特征值Eigenvalues	3.005	2.162	1.353	1.022
贡献率Contribution rate/%	30.053	21.621	13.526	10.219
累积贡献率Cumulative contribution rate/%	30.053	51.674	65.200	75.419
胸径D_BH	0.894	0.136	0.296	0.143
树高H	0.831	0.276	0.098	0.065
材积V	0.925	0.195	0.272	0.091
基本密度 D_B	0.132	0.433	-0.682	0.213
木质素 L	-0.328	-0.053	0.332	0.715
纤维素 C	-0.415	0.057	0.574	-0.312
半纤维素 C_H	-0.144	0.288	-0.373	0.294
纤维长度 F_L	0.047	0.766	-0.094	-0.397
纤维宽度 F_W	0.485	-0.575	-0.315	-0.298
纤维长宽比 R_FLW	-0.326	0.914	0.173	-0.049

家系 Family	材积 V/%	基本密度 D_B/%	综纤维素 C_I/%	纤维长度 F_L/%
A19	21.54	-0.72	-7.92	0.19
A12	14.14	8.51	4.25	4.85
A13	25.52	0.11	2.11	-4.06
A1	15.98	-1.60	3.60	-0.37
A14	14.17	1.12	-24.64	2.33

家系 Family	材积 V/%	基本密度 D_B/%	综纤维素 C_I/%	纤维长度 F_L/%
A12	14.14	8.51	4.25	4.85
A17	-0.03	0.23	0.61	4.63
A23	13.20	1.46	16.47	-9.45
A19	21.54	-0.72	-7.92	0.19
A1	15.98	-1.60	3.60	-0.37

白桦半同胞家系纸浆材优良家系选择及选择方法评价

Selection of Excellent Families and Evaluation of Selection Method for Pulpwood Half-sibling Families of Betula platyphylla

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家系 Family	Q_i	家系 Family	Q_i	家系 Family	Q_i
A12	2.227	A23	2.170	A27	2.099
A13	2.213	A9	2.167	A31	2.090
A30	2.207	A24	2.164	A21	2.088
A7	2.201	A11	2.154	A8	2.086
A19	2.200	A17	2.150	A29	2.084
A22	2.192	A28	2.136	A18	2.078
A1	2.190	A20	2.134	A2	2.072
A26	2.187	A10	2.132	A16	2.070
A14	2.187	A6	2.114	SL	2.015
A15	2.172	A5	2.113	A3	1.977
A25	2.171	A4	2.107

家系 Family	Y	家系 Family	Y	家系 Family	Y
A30	1.530	A15	0.414	A31	-0.451
A19	1.382	A7	0.223	A8	-0.485
A12	1.051	A25	0.217	A9	-0.623
A13	1.003	A26	0.158	A29	-0.659
A1	0.870	A11	0.150	A5	-0.684
A14	0.727	A17	0.084	A2	-0.800
A10	0.722	A4	0.054	A16	-0.809
A22	0.684	A27	-0.041	SL	-1.448
A24	0.619	A6	-0.120	A18	-1.503
A20	0.555	A28	-0.125	A3	-2.268
A23	0.453	A21	-0.168

家系 Family	汇总 Summary	家系 Family	汇总 Summary	家系 Family	汇总 Summary
A12	0.696 3	A10	0.533 6	A9	0.403 8
A17	0.662 7	A14	0.504 4	A4	0.399 0
A23	0.650 7	A26	0.492 8	A6	0.391 1
A30	0.640 4	A20	0.471 4	A31	0.383 6
A19	0.601 4	A11	0.452 7	A5	0.359 9
A1	0.598 3	A21	0.448 5	A27	0.351 7
A24	0.576 1	A25	0.438 4	A29	0.342 0
A15	0.575 4	A8	0.425 0	A2	0.332 8
A13	0.565 7	A18	0.420 9	SL	0.282 3
A16	0.558 2	A7	0.411 7	A3	0.215 6
A22	0.540 2	A28	0.409 2

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