杉木优异品系选育及扩繁关键技术

  广东省林业科学研究院、北京林业大学、韶关市曲江区国有小坑林场、乐昌市龙山林场、华南农业大学

  郑会全、胡德活、李云、韦如萍、刘伟新、林军、王润辉、晏姝、苏艳、孙宇涵、吕宇宙、赖旭恩、梁瑞友、杨柏群、邓文剑、段红静、胡瑞阳、吴夏雷、曾宏、邓智曦

  一、课题来源与背景: 课题来源包括国家自然科学基金委自然科学基金项目“乐昌油杉遗传资源评价及重要性状的SRAP关联分析”（No.31200506）、国家林业局林业公益性行业科研专项项目“乐昌油杉良种选育研究”（No.201004050）和“速生型等杉木特征性状遗传解析研究”（No.201404127）、国家科学技术部农业科学技术成果转化资金项目“杉木优良无性系规模化繁育与推广”（No.2014GB2E000050）、广东省科技厅广东省科技计划项目“杉木优良无性系组织培养规模化生产体系建立”（No.2012A020602013）与“红心材杉木良种选育研究”（No.2016B020201002）及“杉木优异种质资源引进”（No.2014A030304039）、广东省科技厅省院全面战略合作项目“杉木良种产业化生产技术探讨研究与示范”（No.2010B090301029），同时有广东省林业厅省林业科学技术创新专项资金项目“杉木优良品系综合评选与高效繁育技术探讨研究 ”（No.2012KJCX010-01、2014KJCX012-01）和“杉木二代改良种子园营建与早期丰产技术探讨研究”（No.2014KJCX012-02）等。研发技术和成果应用旨在提升我国尤其是广东杉木育种创造新兴事物的能力，大幅度提高杉木种业发展水平，为杉木商品林建设和木材战略储备提供种苗支撑。 二、技术原理及性能指标 采用林木种质资源学、林木遗传育种学、林木种苗学及生物统计相关理论与方法开展项目研究。实现的性能指标包括： ①选育出速生型无性系32个、速生多果型无性系11个、速生优质型无性系7个、红心材型无性系11个、纸浆材型无性系24个、窄冠型无性系12个、薄皮型无性系13个、银枝观赏型无性系7个、耐旱型无性系1个、耐旱型家系5个、高效营养型无性系10个、速生耐热家系9个；选育速生广适型二代家系6个、区域速生二代家系6个，较第一代改良种子园良种，单株材积增益分别达到6.55%、9.92%～17.12%。 ②建立杉木基因组简化SRAP分子标记技术，揭示了乐昌油杉在杉木居群遗传格局中的地理特异性；系统解析了速生型等杉木特异类型资源的遗传基础与遗传变异模式，构建了不同杉木类型无性系的DNA-SRAP身份证号码；联用GLM和MLM模型检测到与杉木幼龄期、成熟期显著连锁的系列SRAP标记信息，证实幼龄期与成熟期调控生长材质性状的遗传基础明显不同；首次克隆到与成熟期生长材质性状紧密关联的基因组SRAP位点序列（18个）。 ③利用简化基因组测序策略开发出杉木全基因组范围高密度SNP标记集（n=147376），发现所获SNPs中有99.2%属简单变异模式，其中以转换变异为主（68.2%），且杉木基因组更倾向于在相同SNP位点上不断发生变异。 ④精选出26个遗传品质优良、结实力高杉木亲本，尤其涵盖新选育优异品系中的特优亲本，将第二代种子园升级至第二代改良种子园；组合大营养袋砧木定植嫁接、“秋季春季”两季嫁接技术，将传统4～5年建园时间缩至2.5～3年；创新杉木种子园早实丰产稳产技术，年亩产量高达12.5 kg、种子质量达到国家标准 I 级水平。 ⑤研制了杉木良种壮苗培育技术方案，一年生苗木90%达到GB 60001999规定的杉木播种苗I级苗标准，70%的苗木苗高、地径是I级苗标准的1.3倍以上；研发杉木苗圃规模化芽前除草剂混合配方1套。 ⑥研发杉木无性系广适增殖培养基配方1套、广适生根培养基配方1套；创新杉木组培苗生根培养和炼苗的方法，生根率90%以上、移栽成活率超过85%、育苗周期较传统方法缩短10～15 d、育苗成本降低50%；研发轻基质育苗配方1套；建立了杉木体细胞胚胎发生体系并实现优化升级。 ⑦育成审定良种12个、获授权专利10件（其中发明专利4件）、制（修）定广东省区域标准3项、发表论文50篇（其中SCI论文10篇）。 三、技术的创造性与先进性 ①通过目标多元化选择策略，对杉木基因库、育种园、遗传测定林进行系统调查评价，选育出速生型、优质型、红心材型、耐逆型、观赏型等11种类型优异新材料130多份。 ②采用SRAP分子标记技术揭示了乐昌油杉种质在杉木居群遗传格局中的地理特异性，解析了速生型等杉木特异类型资源的遗传基础与遗传变异模式，首次克隆到生长材质等性状关联SRAP标记，创建不同杉木类型无性系DNA-SRAP分子身份证，使育种资源得以一一鉴别，并在种质聚类选择利用方面更为精准。 ③创新杉木种子园快速成园与早实丰产稳产技术，建园周期由4～5年缩短至2.5～3年，解决种子园“大小年”难题，种子园丰产稳产，年亩产量高达12.5 kg，种子质量达到国家标准 I 级水平，成果评价专家觉得种子园高产稳产技术达到了国际领先水平。 ④创立了杉木组培生根炼苗一体化方法，育苗周期较传统方式缩短1/3，生根率高于90%、移栽成活率高于85%，育苗成本降低50%。 四、技术的成熟程度，适合使用的范围和安全性 技术已达成熟应用阶段，适用于广东及邻近省（区）推广应用，无安全性问题。 五、应用情况及存在的问题 成果已在小坑、龙山国家杉木良种基地等单位转化应用，繁育优质苗超过1.2亿株，并在广东韶关、清远、肇庆、河源等11个市及广西、湖南、江西等邻近省（区）推广应用，累计营造高产优质杉木林73万亩。有一定的问题为，一些特殊用途类型杉木种苗产能有待进一步提升。 六、历年获奖情况 无。