Zhou2019 木材物理 云杉

Zhou L, Chen Z, Lundqvist S-O, et al (2019) Genetic analysis of wood quality traits in Norway spruce open-pollinated progenies and their parent plus trees at clonal archives and the evaluation of phenotypic selection of plus trees. Can J For Res 49:810–818. doi: 10.1139/cjfr-2018-0117

挪威云杉开放授粉后代及其亲本优树木材品质性状的克隆档案遗传分析及优树表型选择评价

文摘：

研究了519株挪威云杉加树（无性系档案馆）及其开放授粉后代的两代系谱，目的是根据加树的表型数据评价加树选择的潜力【回选亲本】。用西尔维森仪测定了两种木材特性（木材密度和弹性模量，MOE）和一种纤维特性（微纤丝角，mfa），分别测定了每棵加1个分株和每棵加12个OP后代（共6288棵树）的样品。此外，还评估了每棵plus树的三个分株及其op子代的Pilodn穿透深度和Hitman声速，并将其用于估计MOE。以亲子回归为基础的狭义遗传力（）估计值比以半同胞相关为基础的估计值略高，当每加三个分株被包括在内时。对于Silviscan数据，半同胞、基于后代的育种值（BVS）和加树表型之间的相关性估计，以及重复力估计，木材密度最高，其次是MOE和MFA。考虑到克隆档案树的重复力估计高于任何估计，从克隆档案中选择最佳克隆将是一种有效的选择。
关键词：实木，挪威云杉，亲子回归，遗传力，重复性。

介绍

挪威云杉是欧洲经济和生态方面最重要的针叶树种之一（Spiecker 2000）。传统上，提高产量、活力和原木的笔直度和枝角质量是物种育种计划的主要目标，而最近，与木材质量有关的不同方面越来越受到关注（Mullin等人2011；Rosvall等人2011）。对于木基产品的力学性能，木材密度、微纤丝角（mfa）和弹性模量（moe）被认为是最重要的实木质量特征（Chen等人2015；Zobel和Jett 1995），因此它们是我们研究的重点。
Silviscan技术的发展是为了测量实木质量性状的径向变异（即从木髓到树皮），包括木材密度、mfa和moe（Evans 1999、2008；Evans和Elic 2001），以及纤维性状（Evans 1994）。与相应的实验室方法相比，它的高效性大大促进了木材生物学、林业研究和开发的进展，以及森林资源在软件中的最佳利用（Lindstr_m et al 1998；Lundgren 2004；Kostiainen et al 2009；McLean et al2010年；Piispanen等人2014年；Fries等人2014年）、硬木（Kostiainen等人2014年；Lundqvist等人2017年）和特征变异建模（Wilhelmsson等人2002年；Lundqvist等人2005年；Franceschini等人2012年；Auty等人2014年）。Silviscan还用于生成基准数据，并验证更快速和更无损的方法的过程。实木特征的例子有Pilodn穿透深度和Hitman声速（以下分别称为Pilodn和Velocity；Chen等人2015；Kennedy等人2013；Vikram等人2011）。皮洛登是一种间接的、非破坏性的、低成本的、易于使用的木材密度测定仪器。在挪威云杉和其他针叶树物种中，用西尔维森测量的皮洛登穿透深度和木材密度之间存在着很强的遗传相关性（Chen等人2015；Cown 1978；Desponts等人2017；Fukatsu等人2011；King等人1988；Sprague等人1983；Yanchuk和Kiss 1993）。此外，用Hitman仪器测量的声速已被证明是一种与mfa相关的有效间接方法，并已用于许多物种，包括苏格兰松（Pinus Sylvestris L.；Hong等人2015）、白云杉（Picea Gloa（Moench）Voss；Lenz等人2013）和挪威SPR。UCE（Chen等人2015）。许多物种的模型在早期版本的西尔维森（Evans和Elic 2001）中得到了实施，随后进一步改进（Evans 2008）。使用声学速度和立木上Pilodn穿透的代理测量的类似模型被证明是基于挪威云杉的木材刚度进行选择的有效方法（Chen等人2015）。然而，皮洛登仅测量最外层年轮中的木材密度；因此，也有人建议，如果最外层年轮和内环之间的相关性较低（Wessels等人，2011年），或者如果树木的直径较大，对整棵树进行排名可能不可靠。
森林树种育种计划中的一个常见做法是从自然再生成熟林分（Zobel和Talbert，1984年；Danusevicius和Lindgren，2002年）表型上选择优良的基因型（加上树木）。在瑞典，挪威云杉加树木育种基地的选择始于20世纪40年代（Karlsson和Rosvall 1993）。目前，大量的优树保存在原位，嫁接无性系档案。这些档案作为育种基地群体，在这些群体中，选择的亲本基因型进行交配，以期在育种周期中产生下一代的交叉授粉后代。建立无性系档案后，采用逆向选择法对优树的生长、直度、枝角和生命力优势进行遗传评价（排序）。后向选择是一种昂贵的方法，它从为大量家庭建立开放授粉（OP）后代开始，通常在多个地点进行试验。接下来是对一个以上地点和树龄足以供选择的后代进行评估，最后是对育种值（BVS）的评估，以确定优越的基因型（White等人2007年）。与逆向选择相比，一个成本更低的选择是直接选择克隆档案中的加树，这是基于直接在加树上测量的表型数据。该方法可作为两阶段选择方法的第一部分，其中首先根据高遗传性特征的表型数据选择加树，然后根据克隆或后代测试选择第二个方法（Danusevicius和Lindgren，2005年）。
本研究的目的是评估基于优秀优树表型数据的选择潜力，与基于OP子代试验的逆向选择相比。为此，我们进行了以下三项分析：

1. 在无性系档案中，根据op后代和plus树表型估计的plus树bv与木材密度、mfa和moe之间的相关性；在有基于silviscan的数据的情况下，估计每个年轮的相关性；
2. 基于亲子回归和半同胞后代相关的狭义遗传力（h2）；以及
3. 重复性或克隆档案中进行加树选择的克隆变异比例。