关于桉树人工杂交育种技术

一、目前的桉树人工杂交主要有两个关键性环节。

1、杂交亲本的选择：通过收集桉树育种资料和多年来桉树的开花物候观察,基本掌握了本地区各主要桉树造林树种的开花习性和物候期。在此基础上对候选优树的花蕾数量和花蕾成熟度作跟踪观察。桉树不同种,同一种的不同种源,同一种源的不同个体,同一个体在不同年份,其开花物候期都不尽相同。同时,不同桉树的始花期和开花间隔期也存在差异。目前,广东的桉树主要造林树种近百个,候选优树零星分布,不易掌握其花蕾数量和花蕾成熟度,杂交亲本局限于本地区候选树。由于桉树树体高大,为确保在杂交母本上进行人工杂交,目前均采用搭架形式,把母本固定在1~2株候选优树上,但这易导致杂交后代遗传多样性降低。在人工杂交前,虽然对杂交亲本作了大量选择,而真正参与杂交的亲本由于并不能完全满足人工杂交的需求,所以杂交组合少。

2、人工杂交：杂交亲本选择好后,要不失时机地收集花粉。人工授粉有3道工序:去雄、隔离、授粉。桉树是既能自花授粉,又能异花授粉树种,同一花枝上的花蕾开放时间不同,在摘除已开花朵和未成熟花蕾之后,对成熟花蕾作去雄处理。桉树花蕾小,高空作业除掉花蕾的萼盖和雄蕊时易伤及雌蕊,导致雌蕊枯萎,授粉失败。对已去雄的花枝应除去顶梢的部分叶片,用透明的硫酸纸套袋进行隔离,防止其它花粉侵入。隔离袋内湿度大、温度高、空气流动性差,病菌易繁殖;除掉顶梢和叶片后影响花蕾的营养合成,易造成花蕾和幼果脱落。不同桉树雌蕊的可授期也不同,同一隔离袋内去雄花蕾的成熟度也存在差异,一般在有效的可授期内要授粉2~3次,才确保授粉成功。在授粉后每天要检查隔离袋,直到雌蕊失去授粉能力后摘除。传统的人工杂交工序繁琐,工作量繁重,杂交种子质量得不到有效保证。

二、桉树杂交育种新模式

为充分利用已有桉树资源,缩短桉树杂交育种进程,简化人工杂交工序,满足多种交配设计需求,笔者摸索并积累了一套较为合理的桉树杂交育种新模式。

1、桉树优良资源收集：有效地收集和利用桉树优良资源,选择好杂交亲本是桉树人工杂交是否成功的关键。随着我国桉树引种的发展,桉树分布范围广,各地区土壤、气候差异大,树种、种源数量多,盲目地选择杂交亲本易造成杂交子代质量低劣。为培育足够的状优良和某些性状突出的材料,及时收集起来嫁接定植。同时,无性系测定也可为基因收集提供材料。因此,不断扩大桉树引种规模,广泛选择遗传基础,是桉树优良资源收集的必要途径。

2、营建矮化杂交圃：在收集好桉树优良资源后,选择交通方便、地势平均、避风性好,不受人、畜破坏的地段建圃,在雨水充足季节造林。造林密度3m@3m,保证植株有充分的光照。每个嫁接材料重复4~6株,有助于收集父本花粉,选择亲本组合,培育足够多样性的控制授粉后代。造林成活后要及时培土,防止愈合伤口外露,造成风折,同时清除圃内杂草和灌木,防治苗木病虫害。当苗高1~1.5m时,在每株嫁接苗基部直径1m范围内往土壤中淋施多效唑。经1998年试验,在杂交圃35个参试嫁接苗中,有16株在1年生开花,最高植株不超过2m;2年生有33株参试嫁接苗开花,最高植株3m,部分植株高生长旺势。这表明多效唑能有效控制高生长,促进生殖生长,降低成花节位,提高节位成花百分率,达到了矮化目的,有效期为2年。以后每2年要淋施一次多效唑,才能保证杂交圃基因的完整性和连续性。

3、花粉收集和贮藏：把桉树优良资源收集在矮化杂交圃内,方便了桉树花粉的收集。一般在各树种开花前观察一次收集在杂交圃的苗木,就能了解各树种、种源的花蕾数量和成熟时间,选择互补性强的品种、种源作为相互杂交的亲本,有针对性地收集花粉,合理设计出杂交组合。主要造林品种的花期与果实成熟期见表1。桉树雄蕊释放花粉的时间因品种而异,为有效收集花粉和保证花粉纯度,一般采接近盛花期的花枝,在室内水培,摘取成熟的花蕾进行干燥,通过100目网筛,即可收集花粉。在标明树种、种源、树龄,生长指标和收集日期之后,真空低温保存。对于花期不遇的树种、种源间杂交,花粉的贮藏至关重要。中国林科院热带林业研究所的研究表明:经干燥处理的花粉,装入小玻璃瓶内抽真空,置于冰箱冰冻室-18e~-22e的低温下,花粉贮藏达4a之久仍保持高的活力。

4、改良人工杂交：1997年开始在桉树常规人工杂交基础上,逐步改进,将去雄、隔离、授粉合为一道工序:首先选择处于盛花期的花枝,用解剖剪除去成熟花蕾的萼盖和雄蕊,用洗耳球喷清水冲洗花柱的柱头。然后对柱头采用3种处理方式:剪掉柱头、劈开柱头和磨平柱头,用授粉匙直接按设计授予杂交花粉,用长1cm,直径1mm的橡胶管套住花柱。最后用鲜红的油漆在花枝上对授粉的花蕾作好标记,在花枝基部挂上标签,标明父母本,在不同花枝上可授不同花粉,但同一花枝只能授同一种花粉,保证杂交种子的双亲本来源清楚。在果成熟时,及时采收,记录好杂交种子档案。

经柱头的不同处理试验与自授粉、传统授粉相比较,试验结果表明:3种处理方式的座果率和每果平均得种子数无明显差异。但3种处理的座果率分别是传统授粉座果率的179.3%、170.4%,并与传统授粉座果率有显著差异,劈开柱头和剪掉柱头两种授粉方式与自然授粉也有显著差异;3种处理的每果得种子数与自然授粉每果得种子数存在显著差异,而且磨平柱头和剪掉柱头两种授粉方式与传统授粉也存在显著差异。

三、桉树人工杂交育种的发展方向

桉树人工杂交后代能很好地对杂交双亲本进行子代测定,但人工杂交种子数量远不及自然授粉种子多,杂种1代表现不正常,死亡率高,而且杂种后代遭受病虫危害都高于亲本,这是试验的普遍水平。只有通过单、双亲本子代测定,把遗传增益高的亲本收集起来,建立一个无性系育种园,生产类似于有杂种优势的自然授粉种子,其增益不亚于完全谱系交配设计的增益。