杉木生殖生物學(xué)特性研究.pdf

1、杉木是我國(guó)特有樹(shù)種，也是我國(guó)最重要的用材樹(shù)種。育種是杉木研究最活躍的領(lǐng)域之一。我們?cè)诟＝謱W(xué)院杉木種源林、臨天杉木林分、長(zhǎng)樂(lè)1代杉木種子園、姥山1代杉木種子園及崇陽(yáng)1.5代杉木種子園等試驗(yàn)林分內(nèi)，對(duì)杉木生殖生物學(xué)特性進(jìn)行了較為全面而深入的研究工作，結(jié)果表明：杉木物候可明顯地劃分為12個(gè)物候期；種子園內(nèi)杉木無(wú)性系物候與其種源原地理位置相關(guān)。無(wú)性系許多物候期與其原地理位置杉木物候相比較，由于長(zhǎng)時(shí)間異地引種栽培原因出現(xiàn)“趨同”現(xiàn)象；本方首次提

2、出以cb/xb比值作為無(wú)性系雌雄球花開(kāi)花同步性分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)各無(wú)性系進(jìn)行了分類(lèi)。分類(lèi)方法與結(jié)果能客觀在評(píng)價(jià)杉木種子園雌球花可授粉期與雄球花散粉期同步性。從同步性的角度并提出種子園建立與改造對(duì)無(wú)性系植株選擇與配置，達(dá)到減少自交概率的目的。以植株雌球花及雄球花在不同時(shí)間內(nèi)開(kāi)花百分率為指標(biāo)將無(wú)性系劃分為早花型、中花型及晚花型；以雌雄球花開(kāi)花同步性，將杉木各無(wú)性系分為雄先雌后型、雄雌同步型及雄后雌先型；杉木球果發(fā)育過(guò)程與發(fā)育時(shí)間符合對(duì)數(shù)函數(shù)，但

3、其殘存率與發(fā)育時(shí)間則呈負(fù)線性函數(shù)；病蟲(chóng)害及災(zāi)害性天氣是球果致死的主要原因；杉木花粉散發(fā)有其特有的日變化規(guī)律及時(shí)段變化規(guī)律；杉木種子園內(nèi)花粉在垂直空間的分布方式為集群分布，種子園內(nèi)花粉在水平空間上呈現(xiàn)出均勻分布狀態(tài)，而花粉量在園外則隨傳播距離的增大而減小并呈現(xiàn)出線性相關(guān)；風(fēng)速是影響杉木花粉散發(fā)最重要的因子，花粉在靜條件下作勻速沉降運(yùn)動(dòng)，風(fēng)、地形等因子也影響其運(yùn)動(dòng)，如果遇到氣流，花粉則隨氣流上升混合，這種混合有利于種子園內(nèi)不同無(wú)性系植株雜交

4、而減少自交；杉木無(wú)性系雌球花和雄球花在樹(shù)冠中的分布出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，雄球花主要分布于樹(shù)冠中下部，雌球花一般分布于樹(shù)冠中上部，種子園因?yàn)槊芏刃《沟么魄蚧ㄔ跇?shù)冠中的分布范圍達(dá)整個(gè)樹(shù)冠；杉木雌雄球花及花粉對(duì)風(fēng)作為花粉傳播媒介出現(xiàn)適應(yīng)性變化；同一杉木無(wú)性系植株單位花粉囊內(nèi)的花粉數(shù)差異沒(méi)有達(dá)到顯著性水平，而不同無(wú)性系間單位花粉囊花粉差異達(dá)到極顯著性水平；雌雄球花數(shù)量與其配子比例不同年份及無(wú)性系間差異顯著或極顯著；本文首次提出以Rm及Rc作為客

5、觀定量地評(píng)定種子園授粉效率的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)現(xiàn)實(shí)種子園內(nèi)的授粉水平進(jìn)行了評(píng)述。Ra為授粉期間種子園內(nèi)單位面積上花粉累積數(shù)與適宜單位面積上花粉累積數(shù)比值，Rm為授粉高峰期間種子園內(nèi)單位面積上1天中最大花粉累積數(shù)與適宜單位面積上一天中最大花粉累積數(shù)比值。根據(jù)授粉期間單位面積上累積沉降的花粉數(shù)目人們能客觀定量地評(píng)定授粉水平，正常年份情況下應(yīng)該維持授粉期間累積花粉量3-5粒/mm2，在所研究的各種子園內(nèi)授粉水平過(guò)高，Rc達(dá)4-56倍，對(duì)此應(yīng)該進(jìn)行改造

6、，增加偏雌植株的比例或采取促進(jìn)雌球花分化的技術(shù)措施以提高單位面積種子產(chǎn)量；杉木花粉為近球體，赤道軸為39.87μm，極軸為37.42μm，體積約為30219μm3，重量約為1.9826×10-5mg；杉木單位花粉囊能產(chǎn)花粉2300-12000粒，普通林木一株平均產(chǎn)花粉7.8311×109粒，重量約1.5539×105mg，胚珠數(shù)為39240.55個(gè)，種子園母樹(shù)平均產(chǎn)花粉2.1891×1010粒，重量約4.3438×105mg，胚珠數(shù)為5

7、3199.25個(gè)；杉木花粉在油鏡下(＞1000倍)時(shí)可見(jiàn)到疣狀斑點(diǎn)，其表面多存在烏氏體，花粉有一個(gè)萌發(fā)孔，各種源杉木花粉萌發(fā)孔形態(tài)差異明顯；花粉壁可分為外壁與內(nèi)壁，外壁又可再細(xì)分為外壁外層與外壁內(nèi)層；花粉內(nèi)能看見(jiàn)線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細(xì)胞核；藍(lán)墨水染色法是一個(gè)測(cè)定杉木花粉活力有效和實(shí)用的方法，各無(wú)性系間花粉染色范圍12.65-30.17分鐘；硼酸對(duì)花粉萌發(fā)的作用極為重要，沒(méi)有加硼酸的花粉萌發(fā)受到抑制，花粉在硼酸濃度為1ppm-50p

8、pm的培養(yǎng)基上萌發(fā)好，花粉萌發(fā)時(shí)的花粉管形態(tài)除正常形態(tài)外，還存在不同的形態(tài)變異類(lèi)型；杉木過(guò)氧化物酶同工酶酶帶主要分布于C區(qū)，過(guò)氧化物酶同工酶酶譜不同種源間存在變異；杉木雄雌球花各形態(tài)特征值變異均達(dá)到極顯著水平，各形態(tài)特征值頻率分布不符合正態(tài)分布，屬偏態(tài)分布；杉木雄球花及雌球果都存在不同的變異類(lèi)型；崇陽(yáng)杉木種子園球果直徑、球果長(zhǎng)、苞鱗數(shù)、苞鱗寬、苞鱗長(zhǎng)、種子總數(shù)、空粒、澀粒及千粒重依次為26.53mm、30mm、52.30片、12.45m

9、m、14.86mm、72.90粒、17.73粒、19.72粒、35.33粒及9.41g；相關(guān)分析表明，球果直徑與長(zhǎng)度、各類(lèi)種子之間及苞鱗特征值之間相關(guān)系數(shù)較大，并達(dá)到顯著性水平；杉木球果形態(tài)特征及其種子分布無(wú)性系間均存在極顯著差異，說(shuō)明杉木種子園無(wú)性系構(gòu)成對(duì)種子園的產(chǎn)量及質(zhì)量有重要的影響；旋轉(zhuǎn)因子分析表明杉木球果及其種子分布等10個(gè)變量可用3個(gè)主成分因子來(lái)表示，即反映苞鱗特征的第1主成分、反映球果大小與種子特征的第2主成分及反映種子特征

10、的第3主成分；以單個(gè)球果生產(chǎn)的飽滿(mǎn)種子數(shù)目進(jìn)行Hierarchical聚類(lèi)分析將所研究的無(wú)性系球果分為4類(lèi)，即單個(gè)球果生產(chǎn)飽滿(mǎn)種子數(shù)多、較多、較少與少4類(lèi)無(wú)性系；不同家系間杉木種子千粒重、生活力及發(fā)芽率差異達(dá)到極顯著性水平，依據(jù)杉木種子凈度、千粒重、含水量、生活力、澀粒率、空粒率及發(fā)芽率等指標(biāo)，可將各家系劃分為3種不同的品質(zhì)類(lèi)型。 基于杉木花粉散發(fā)特點(diǎn)，我們提出了種子園建立與改造的相關(guān)意見(jiàn)與建議：增加種子園內(nèi)的無(wú)性系數(shù)目，采用不