專利名稱：一種楸樹無性系的選育方法
技術領域：
本發明涉及一種植物育種和早期選擇技術，具體地，涉及一種楸樹無性系的選育 方法。
背景技術：
楸樹(Catalpabungei)為紫葳科(Bignoniaceae)梓樹屬(Catalpa Scop.),落葉、高大喬木，適應性強，主要分布在河南、湖北、安徽、山東、山西等省區，栽培歷史悠久，是我國傳統栽培的珍貴優質用材樹種和著名園林觀賞樹種。天然野生甚少，在其分布范圍內，除個別地方有小片多代萌生的天然林外，絕大多數為人工栽培的“四旁”植樹。主要原因是由于楸樹自花不育，可能由于缺少傳粉媒介，所以自然狀態下很難結實。到目前為止還未見有關楸樹無性系良種選育程序和技術相關方面的報道。長期以來楸樹都是通過根蘗繁殖或埋條催芽扦插的方式繁殖無性系苗木，然后用于造林，這樣至少存在以下3種缺點①楸樹是高度雜合體，并且遺傳多樣性豐富，長期運用無性繁殖方式生產苗木，無法利用子一代的潛在雜種優勢；②無性繁殖方式，降低了群體的遺傳多樣性，不利于遺傳多樣性的保護；③長期利用無性繁殖苗木造林導致林分遺傳基礎變窄，對生物或非生物脅迫的抗性降低。因此，若能開發出一種楸樹育種和早期選擇程序和技術，勢必會有很大的推廣應用價值。

發明內容
本發明的目的之一在于，提供了一種楸樹無性系的選育方法。該方法針對長期以來對楸樹通過無性繁殖方式進行利用，但卻并無高效可行的楸樹無性系育種方法的問題，公開了一套楸樹無性系育種方法。本發明的另一目的在于，提供所述方法在楸樹無性系育種中的應用。為了實現上述目的，本發明提供的楸樹無性系的選育方法，包括楸樹無性系雜交育種方法和楸樹無性系早期選擇方法；其中楸樹無性系雜交育種方法，包括對楸樹進行人工雜交種子育苗,對雜交所得不同家系進行評比試驗，從中選擇優良家系，然后按照在入選的優良家系中多選超級苗，落選家系中少選超級苗的原則，完成超級苗選擇，將超級苗無性系化，最后進行無性系評比試驗，即得超級苗無性系；其中楸樹無性系早期選擇方法，包括對楸樹無性系雜交育種方法得到的超級苗無性系進行三級篩選試驗；第一級篩選采用間比法無重復試驗設計；第二級篩選采用隨機完全區組設計；第三級篩選是在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，并結合小規模造林驗證，完成適合不同生態區的楸樹無性系的決選。
其中，家系評比試驗是按照有隨機完全區組設計和塊狀設計相結合的造林方式進行的。進一步地，所述家系評比試驗包括對苗木數量大于36株的家系，首先采用隨機完全區組設計造林，4次重復，小區株樹依據家系苗數量決定，然后對剩余苗木塊狀造林; 對幼苗數量少于36株的家系，則將每個家系塊狀栽植；通過評比試驗從所有參試家系中選擇生長高于總體平均值的家系作為入選的優良家系。其中,超級苗的選擇包括將每個參試家系中的苗木依據苗高大小排序，在入選的優良家系中選擇前10個超級苗，在落選家系中選擇前5個超級苗(按照在入選的優良家系中多選超級苗，落選家系中少選超級苗的原則)。其中，人工雜交種子育苗包括在楸樹盛花期采集單株花粉，待母樹雌蕊柱頭成熟后，對母樹進行人工授粉；待莢果成熟后將莢果中的楸樹種子剝出，保存；用高錳酸鉀溶液和水對所述楸樹種子浸泡消毒，然后進行光照培養，發芽后移栽，待成活后煉苗，得到楸樹幼苗。進一步地，用3. 5^4. 5%。的高錳酸鉀溶液浸泡消毒O. 8^1. 2小時，然后用始溫為35 45°C的清水浸泡20 25小時。進一步地，所述光照培養的培養條件為光培養時間為9. 5 10. 5小時,溫度為27^290C ;暗培養時間為13. 5 14. 5小時，溫度為21 23。。。進一步地，對楸樹種子進行光照培養，待胚根長度為種子長度的1/2時將種子移栽到溫室營養缽中生長，營養缽基質配比為草炭土 珍珠巖雞糞=4. 5^5. 5:1:0. 3。其中，第一級篩選包括對超級苗無性系采用間比法無重復試驗設計，16株小區，無重復；對超級苗進行嫁接無性系化，每個小區I個無性系，每隔10個無性系加入I個對照品種；生長優于或與對照相近的無性系作為入選無性系。其中，第二級篩選包括從第一級篩選中選出的無性系進入第二級篩選，采用隨機完全區組設計，12株小區，4次重復，并加入I個對照品種，對第一級篩選入選無性系嫁接擴繁，生長優于對照品種的無性系作為入選無性系。進一步地，第一級篩選和第二級篩選中所用的對照品種為相同的楸樹品種。進一步地，第一級篩選和第二級篩選中，生長優于對照品種是依據苗木的平均苗高確定的。其中，第三級篩選包括將第二級篩選所得無性系在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，2 4株小區，4次重復；造林3年后，在不同生態區對入選無性系進行小規模繁殖，并造林驗證。其中，本發明所述楸樹無性系的選育方法，是在第三級篩選造林5年時完成適合不同生態區楸樹無性系的決選。其中，本發明所述楸樹無性系的選育方法，小區株樹可以適當減少或增加。本發明的楸樹無性系選育方法主要包括無性系雜交育種方法和無性系早期選擇方法，具體包括楸樹無性系雜交育種方法包括由于楸樹是高度雜合體，依據育種目標選擇雙親，對其進行人工雜交育種，其Fl代(子一代)的生長、抗性等性狀可能優于雙親；同時，由于無性系利用是最有效的固定雜種優勢、利用雜合體的方法，所以首先對雜交所得不同家系進行評比試驗，從中選擇優良家系，然后再按照在入選的優良家系中多選超級苗，落選家系中少選超級苗的原則，完成超級苗選擇，將超級苗無性系化，最后進行無性系評比試驗。這樣既可以利用有性方式創造優良個體，不斷擴大育種資源，又可以通過無性利用的方式，固定雜種優勢，不斷提高生長量。家系選擇按照有隨機完全區組設計和塊狀設計相結合的造林方式對家系進行評比試驗，對苗木數量大于36株的家系，首先采用隨機完全區組設計造林，4次重復，小區株樹依據家系苗數量決定，然后對剩余苗木塊狀造林；對幼苗數量少于36株的家系，則將每個家系塊狀栽植。通過評比試驗從所有參試家系中選擇生長高于總體平均值的家系作為入選家系，在家系選擇的基礎上進行超級苗的選擇，并無性系化。楸樹無性系早期選擇方法包括按照在家系評價選擇基礎上進行超級苗選擇的配合選擇原則，分生態區進行大田對比試驗，依據生長性狀的早-晚期相關理論進行早期選擇。楸樹無性系選擇堅持大選大淘的原則，逐漸縮小選種群體，分為以下三級進行①第一級篩選，最大限度地包含所有無性系；采用間比法無重復試驗設計，16株小區，無重復；對超級苗進行嫁接無性系化，每個小區I個無性系，每隔10個無性系加入在生產上廣泛應用的品種作為對照；生長優于或與對照相近的無性系作為入選無性系，選擇標準相對較低。②第二級篩選，從第一級篩選中選出的無性系進入第二級篩選，對入選無性系進行更為科學、嚴格的選擇；采用隨機完全區組設計，12株小區，4次重復，并加入I個在生產上廣泛應用的品種作為對照，對第一級篩選入選無性系嫁接擴繁；生長優于對照的無性系作為入選無性系，選擇標準較為嚴格。③不同生態區大田對比試驗，對第二級篩選的入選無性系進行生長排序和生長增益評估，為不同生態區選擇適宜無性系。將第二級篩選所得無性系在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，4株小區，4次重復。當土壤條件相對一致，管理水平相同時可以適當減少小區株樹，但不能少于2株。試驗早期以生長性狀和生理性狀評價為主，造林3年后，小規模繁殖入選無性系進行造林驗證。結合大田對比試驗和小規模造林驗證，在造林5年時進行幼齡材材性的初步評價，對無性系進行決選。本發明所述選育方法可以運用在楸樹，以及其他樹種的無性系早期選擇技術等無性系育種中。由本發明提供的技術方案可以看出，本發明由于是通過人工雜交育種，在有性創造基礎上的無性利用，并且通過家系選擇和無性系三級選擇，能夠在不斷擴大育種群體的基礎上，用8、年完成對不同生態區適宜優良無性系的早期選擇，這樣將會比原有無性系選擇程序縮短近一半的時間，并且提高了優良無性系選擇的育種效率。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。第一級和第二級篩選中的對照品種為目前生產上廣泛應用的“金絲楸”。本發明的楸樹無性系雜交育種和無性系早期選擇方法，具體包括以下步驟①人工雜交育種創造新種質。楸樹花期一般為4月底至5月中旬，在盛花期采集優良單株花粉，待母樹雌蕊柱頭成熟后，選擇晴朗、無風或微風的上午9:00-11:00對母樹進行人工授粉，每個組合授粉花朵數量為40朵以上，授粉4小時后檢查授粉效果，若柱頭開始萎蔫，說明授粉成功，若無明顯變化，則需要進行補充授粉。9月份待莢果成熟后分不同雜交組合采收莢果，然后將莢果中的種子剝出，用自封袋包裝，標明雜交組合(母本X父本)、雜交年份、地點等基本情況，在-4°C冷藏箱中保存。對不同雜交組合的編號規則為雜交年份一雜交順序號，在以下②-③中均使用此編號。②不同組合雜交種子育苗。第2年3月初，用醫用紗布包裹不同組合雜交種子，用體積百分數為4%。的高錳酸鉀溶液浸泡消毒I小時，然后用始溫為40°C的清水浸泡24小時，最后將種子整齊擺放在鋪有濾紙的培養皿中，置于光照培養箱中培養，培養條件為光培養時間為8:00-18:00 (IOh)，溫度為28°C;暗培養時間為18:00-8:00，溫度為22。。，由于一般培養箱對濕度控制不嚴格，所以不控制濕度條件，每天對每個培養皿噴蒸餾水I次，保證培養皿底部濾紙濕潤即可。4-5天后種子開始發芽，待胚根長度為種子長度的1/2時將種子移栽到溫室營養缽中生長，營養缽基質配比為草炭土 珍珠巖雞糞=5:1:0. 3。5月上旬待苗高達IOcm左右時將幼苗移出溫室，進行煉苗，煉苗時間為2周。③家系評比試驗。5月下旬將不同組合幼苗移栽到苗圃，進行家系評比試驗，選擇優良家系。組合苗移栽采用隨機完全區組設計和塊狀相結合的設計，對苗木數量大于36株的家系，首先采用隨機完全區組設計造林，4次重復，小區株樹依據家系苗數量決定，然后對剩余苗木進行塊狀造林；對幼苗數量少于36株的家系，則將每個家系塊狀栽植。栽植后對苗木進行澆水、除草、病蟲害防治等正常管理，10月底至11月初測定不同組合的苗高。依據各組合苗木的平均苗高選擇優良家系，選擇標準為平均高大于總體平均值時入選。④超級苗選擇。超級苗選擇的原則是在優良家系中多選，而在落選家系中少選，具體選擇方法為將每個參試家系中的苗木編號，并依據苗高大小排序，在入選的優良家系中選擇前10個單株(超級苗)，在落選家系中選擇前5個單株(超級苗)。這一標準相對較低，目的是能夠使盡量多的基因型進入下級篩選試驗中，減小誤選的影響，并且能夠保證較高的遺傳多樣性。對不同雜交組合中入選超級苗的編號規則為雜交年份一雜交順序號一家系內超級苗序號，在以下⑤-⑧中均使用此編號。⑤無性系選擇第一級篩選試驗。第3年，將入選超級苗無性系化，進行進一步篩選試驗。3月中旬，按照間比法無重復試驗設計，將嫁接砧木一梓樹移栽到試驗地，并平茬；3月下旬按照16株小區，每個小區I個無性系，每隔10個無性系加入I個對照品種，對超級苗進行嫁接無性系化，對照為在生產上廣泛應用的品種。嫁接后對苗木進行正常管理。10月底至11月初測定各無性系的苗高。依據各無性系苗木的平均苗高選擇無性系進入第二級篩選試驗。選擇標準為生長優于或與對照相近的無性系作為入選無性系。⑥無性系選擇第二級篩選試驗。第4年，對第一級篩選入選無性系進一步嚴格評比，為分生態區大田試驗選擇無性系。3月中旬，按照隨機完全區組設計，將嫁接砧木一梓樹移栽到試驗地，并平茬；3月下旬按照12株小區，4次重復，對第一級篩選入選無性系嫁接擴繁，以生產上廣泛使用的品種為對照，嫁接后對苗木進行正常管理。10月底至11月初測定各無性系的苗高。以苗高為主要選擇目標，運用不同的選擇強度選擇無性系進入大田篩選試驗。使用的選擇強度為10%。
⑦無性系分生態區大田試驗。由于不同無性系對同一或不同生態環境條件的適應性差異較大，所以在無性系決選階段應該針對不同生態區域選擇適宜的無性系。第5年，將第二級篩選入選無性系在不同生態區進行大田試驗林營造，試驗設計為隨機完全區組設計，4株小區，4次重復，為不同生態區選擇適宜無性系。依據楸樹主要分布區，選擇河南省南陽市(亞熱帶向暖溫帶的過渡地帶，降水量800毫米以上)、河南省洛陽市(暖溫帶南緣向北亞熱帶過渡地帶，降水量630毫米以上)、甘肅省天水市(溫帶大陸性氣候和亞熱帶氣候的 過渡地帶，降水量約570毫米以上)共3個試驗點。營造當年調查成活率、凍害率，以及進行物候觀察、生長性狀和生理性狀測定。物候觀察項目包括萌芽期、展葉期、落葉期；生長性狀包括苗高、地徑，苗高和地徑的測定從展葉期開始每10天測定I次；生理性狀包括凈光合速率、葉綠素含量、單葉葉面積等；第2年測定樹高、胸徑、不同無性系葉片主要營養元素含量的季節變化；第3年在不同生態區小規模繁殖入選無性系進行造林驗證；第5年測定樹高、胸徑,對不同無性系的幼齡材木材物理、力學性質、樹體冠幅、通直度、分枝角等性狀進行測定；第3 5年連續測定樹高、胸徑。最后綜合無性系樹高、胸徑、木材材性、冠幅、通直度等性狀，以30%的入選率對無性系進行決選。實施例I以洛楸I號和天楸I號選育為實施例本發明的楸樹無性系雜交育種和無性系早期選擇方法，具體包括以下步驟I、人工雜交育種2002年4月底，在楸樹開花盛期，直接摘取父本(6_7或金絲楸)雄蕊，將花粉抹到母本(8-5或4001)柱頭上。由于楸樹缺少傳粉媒介、自花不育，授粉時不必去雄和套袋，為確保授粉一次成功，同一雜交組合，連續進行多次授粉。2002年8月25日收獲種子。2、雜種育苗2003年3月初，在中國林業科學研究院林業研究所種子培養室用醫用紗布包裹種子，用4%。高錳酸鉀溶液浸泡消毒I小時，然后用始溫為40°C的清水浸泡24小時，最后將種子整齊擺放在鋪有2層濾紙的培養皿中，置于光照培養箱中培養，培養條件為光培養時間為8:00-18:00，溫度為28°C，暗培養時間為18:00_8:00，溫度為22°C，每天對每個培養皿噴蒸餾水I次，保證培養皿底部濾紙濕潤即可。種子發芽后，待胚根長度為種子長度的1/2時將種子移栽到中國林業科學研究院林業研究所科研溫室營養缽中生長，基質配比為草炭土 珍珠巖雞糞=5:1:0. 3。3、家系評比試驗和超級苗選擇2003年5月上旬待苗高達10_15cm左右時將幼苗移出溫室，進行煉苗，煉苗時間為2周。煉苗時用透光率為70%的遮陰網對幼苗遮陰。然后按照隨機完全區組設計和塊狀相結合的設計將苗木移栽到河南省洛陽市林業科學研究所苗圃，對幼苗數量大于36株的家系，首先采用隨機完全區組設計，9株小區，4次重復栽植，剩余幼苗塊狀栽植，株行距O. 5X0. 5m ;對幼苗數量少于36株的家系，塊狀栽植，株行距O. 5X0. 5m。栽植后對苗木澆透水3次，然后每月澆水一次，除草、病蟲害防治等正常管理。10月底至11月初測定不同組合的苗高。依據各組合苗木的平均苗高選擇優良家系，選擇標準為平均高大于總體平均值時入選。超級苗選擇是依據家系個體數量，在入選優良家系中多選，而在落選家系中少選，具體選擇方法為將每個家系中的苗木依據苗高大小進行排序，在入選家系中多選超級苗，在落選家系中少選超級苗。家系和超級苗選擇結果見表I。表I:不同家系生長差異及入選家系
權利要求
1.一種楸樹無性系的選育方法，包括楸樹無性系雜交育種方法和楸樹無性系早期選擇方法；其中楸樹無性系雜交育種方法包括對楸樹進行人工雜交種子育苗，對雜交所得不同家系進行評比試驗，從中選擇優良家系，然后按照在入選的優良家系中多選超級苗，落選家系中少選超級苗的原則，完成超級苗選擇，將超級苗無性系化，最后進行無性系評比試驗，即得超級苗無性系；其中楸樹無性系早期選擇方法包括對楸樹無性系雜交育種方法得到的超級苗無性系進行三級篩選試驗；第一級篩選采用間比法無重復試驗設計；第二級篩選采用隨機完全區組設計；第三級篩選是在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，并結合小規模造林驗證，完成適合不同生態區的楸樹無性系的決選。
2.根據權利要求I所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，家系評比試驗是按照有隨機完全區組設計和塊狀設計相結合的造林方式進行的。
3.根據權利要求2所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，所述家系評比試驗包括對苗木數量大于36株的家系，首先采用隨機完全區組設計造林，4次重復，小區株樹依據家系苗數量決定，然后對剩余苗木塊狀造林；對幼苗數量少于36株的家系，則將每個家系塊狀栽植；通過評比試驗從所有參試家系中選擇生長高于總體平均值的家系作為入選的優良家系。
4.根據權利要求3所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，超級苗的選擇包括將每個參試家系中的苗木依據苗聞大小排序，在入選的優良家系中選擇如10個超級苗，在落選家系中選擇前5個超級苗。
5.根據權利要求Γ4任意一項所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，人工雜交種子育苗包括在楸樹盛花期采集單株花粉，待母樹雌蕊柱頭成熟后，對母樹進行人工授粉；待莢果成熟后將莢果中的楸樹種子剝出，保存；用高錳酸鉀溶液和水對所述楸樹種子浸泡消毒，然后進行光照培養，發芽后移栽，待成活后煉苗，得到楸樹幼苗。
6.根據權利要求5所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，用3.5^4. 5%。的高錳酸鉀溶液浸泡消毒O. 8^1. 2小時，然后用始溫為35 45°C的清水浸泡2(Γ25小時；所述光照培養的培養條件為光培養時間為9. 5^10. 5小時，溫度為27 29°C;暗培養時間為13. 5 14. 5小時，溫度為21 23。。；對楸樹種子進行光照培養，待胚根長度為種子長度的1/2時將種子移栽到溫室營養缽中生長，營養缽基質配比為草炭土 珍珠巖雞糞=4. 5 5. 5:1:0. 3。
7.根據權利要求I所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，第一級篩選包括對超級苗無性系采用間比法無重復試驗設計，16株小區，無重復；對超級苗進行嫁接無性系化，每個小區I個無性系，每隔10個無性系加入I個對照品種；生長優于或與對照相近的無性系作為入選無性系；第二級篩選包括從第一級篩選中選出的無性系進入第二級篩選，采用隨機完全區組設計，12株小區，4次重復，并加入I個對照品種，對第一級篩選入選無性系嫁接擴繁，生長優于對照品種的無性系作為入選無性系；第三級篩選包括將第二級篩選所得無性系在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，2 4株小區，4次重復；造林3年后，在不同生態區對入選無性系進行小規模繁殖，并造林驗證。
8.根據權利要求7所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，第一級篩選和第二級篩選中所用的對照品種為相同的楸樹品種；第一級篩選和第二級篩選中，生長優于對照品種是依據苗木的平均苗高確定的。
9.根據權利要求7或8所述的楸樹無性系的選育方法，其特征在于，在第三級篩選造林5年時完成適合不同生態區楸樹無性系的決選。
10.權利要求I、任意一項所述楸樹無性系的選育方法在楸樹無性系育種中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種楸樹無性系的選育方法，包括對楸樹進行人工雜交種子育苗，對雜交所得不同家系進行評比試驗，從中選擇優良家系，然后再按照在入選的優良家系中多選超級苗，落選家系中少選超級苗的原則，完成超級苗選擇，將超級苗無性系化，最后進行無性系評比試驗，即得超級苗無性系；對楸樹無性系雜交育種方法得到的超級苗無性系進行三級篩選試驗；第一級篩選采用間比法無重復試驗設計；第二級采用隨機完全區組設計；第三級篩選是在不同生態區進行大田對比試驗，采用隨機完全區組設計，并結合小規模造林驗證，完成適合不同生態區的楸樹無性系的決選。本發明在不斷擴大育種群體的基礎上，用8~9年完成對不同生態區適宜優良無性系的早期選擇。
文檔編號A01G1/00GK102939898SQ20121045909
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者王軍輝, 張守攻, 麻文俊, 趙鯤, 馬建偉 申請人:中國林業科學研究院林業研究所