基于育种值及谱系重建从种子园自由授粉子代选择育种

Long-term breeding is a core strategy of forest tree improvement. Traditionally, advanced generation breeding material were selected from control-pollinated progeny plantations. Whilst the control pollination always was a laborious and time-consuming work for many commercial timber tree species, which largely limited the advance of breeding. Instead of that, the harvest of open-pollinated progeny is relatively easy, and large-area of progeny test plantations have been planted for the past twenty years. If we exploit those open-pollinated progeny as a candidate breeding resources with a scientific and effective way, it must be a meaningful alternate for advanced generation tree breeding. This study uses a masson pine clonal seed orchard, as well as their open-pollinated progeny tests (three plantations with 17 years old) as materials to select the superior individuals as a new generation breeding population. Our focus mainly involved in the balancing between genetic gain and gene diversity and combing the molecular marker assistant selection with traditional selection methods, to find out the way of advanced selective breeding from open-pollinated progeny of seed orchards.

多世代育种是林木育种的核心策略。在多世代育种过程中，新一代育种材料通常来自上一世代的控制授粉子代，但对于许多用材树种来讲，通过人工杂交获得控制授粉子代是一个工序复杂，费时费力的过程，使得育种进程进展缓慢。而自由授粉子代的获得相对容易，且现有资源丰富。如能摸索出一套科学合理、行之有效的选育方法，从自由授粉子代中选育新一代育种材料，将是一个很好的高世代育种候选途径。因此，本研究以马尾松种子园及其连续3年造林的17年生自由授粉子代为研究材料，兼顾遗传增益及遗传多样性进行优良单株选择，并利用分子标记技术（SSR）对入选单株进行谱系重建和进一步筛选，探讨更高效、可靠组建林木高世代育种群体的可行性，以适应未来林业发展的需要。

本研究以马尾松无性系种子园自由授粉子代为研究材料，初步探讨如何更高效可靠地组建林木高世代育种群体。使林木多世代育种在获得短期增益的同时，又能保证育种群体的长期目标，以适应未来林业发展的需要。主要研究内容及重要结果如下：.1）.采用最佳线性无偏预测（BLUP）获得了无性系种子园自由授粉子代的家系及单株育种值，在入选率为0.03（230株）时，获得的预期单株材积增益为20.73%；基于AM值，在给予遗传增益和基因多样度相等权重以及给定的入选范围下（45-450株），初步确定了最佳入选群体大小在110-150株范围；.2）.通过自主开发和近缘种筛选，共获得稳定、清晰、高度多态的 SSR标记27 个；对经过表型预筛选获得的优良单株（148株）进行了基因多样度评估及指纹图谱构建；该优株群体的基因多样度与亲本群体相比，并未降低，接近于天然林；对 148 个单株进一步按不同比例随机抽样，发现入选株数在 60 株以上能很好代表整个优株群体的基因多样度（95%以上）。认为保证遗传多样性的育种群体大小应不小于 60 ；.3）.结合优良单株最可能的亲本（种子园217个亲本无性系）进行父本分析，重建亲子谱系，以95%的置信度确定了73个优良单株的亲本。其中6个为全同胞子代（3组，两两父母本相同）。分析73个子代的亲本，发现母本无性系数为57个，父本为53个。父母本之间交配较为随机，未发现少数父本贡献大量子代现象。大部分作为母本或父本仅贡献一个子代。聚类分析表明，全同胞或亲缘关系较近的半同胞个体能够很好的聚为同一组，证实了亲本分析，重建谱系的可行性与可靠性；.4）.谱系重建的73个子代的平均材积育种值比148个优良单株高出约5%；其基因多样度水平与种子园亲本群体较为接近（占种子园亲本的96%以上），可作为代表该种子园子代变异的新一代育种群体的核心种质，用于新一代种子园的初建；73个优良子代的亲本组合来源广泛，一半以上无性系产种量在种子园平均产种水平以上，可用于重建种子园，生产更高增益的子代。