杉木生殖生物學特性研究.pdf

1、杉木是我國特有樹種，也是我國最重要的用材樹種。育種是杉木研究最活躍的領域之一。我們在福建林學院杉木種源林、臨天杉木林分、長樂1代杉木種子園、姥山1代杉木種子園及崇陽1.5代杉木種子園等試驗林分內，對杉木生殖生物學特性進行了較為全面而深入的研究工作，結果表明：杉木物候可明顯地劃分為12個物候期；種子園內杉木無性系物候與其種源原地理位置相關。無性系許多物候期與其原地理位置杉木物候相比較，由于長時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比值作為無性系雌雄球花開花同步性分類標準，并對各無性系進行了分類。分類方法與結果能客觀在評價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無性系植株選擇與配置，達到減少自交概率的目的。以植株雌球花及雄球花在不同時間內開花百分率為指標將無性系劃分為早花型、中花型及晚花型；以雌雄球花開花同步性，將杉木各無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)育過程與發(fā)育時間符合對數(shù)函數(shù)，但

3、其殘存率與發(fā)育時間則呈負線性函數(shù)；病蟲害及災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)律及時段變化規(guī)律；杉木種子園內花粉在垂直空間的分布方式為集群分布，種子園內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；風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動，風、地形等因子也影響其運動，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不同無性系植株雜交

4、而減少自交；杉木無性系雌球花和雄球花在樹冠中的分布出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，雄球花主要分布于樹冠中下部，雌球花一般分布于樹冠中上部，種子園因為密度小而使得雌球花在樹冠中的分布范圍達整個樹冠；杉木雌雄球花及花粉對風作為花粉傳播媒介出現(xiàn)適應性變化；同一杉木無性系植株單位花粉囊內的花粉數(shù)差異沒有達到顯著性水平，而不同無性系間單位花粉囊花粉差異達到極顯著性水平；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、觀定量地評定種子園授粉效率的標準，并對現(xiàn)實種子園內的授粉水平進行了評述。Ra為授粉期間種子園內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定授粉水平，正常年份情況下應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授粉水平過高，Rc達4-56倍，對此應該進行改造

6、，增加偏雌植株的比例或采取促進雌球花分化的技術措施以提高單位面積種子產量；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花粉2300-12000粒，普通林木一株平均產花粉7.8311×109粒，重量約1.5539×105mg，胚珠數(shù)為39240.55個，種子園母樹平均產花粉2.1891×1010粒，重量約4.3438×105mg，胚珠數(shù)為5

7、3199.25個；杉木花粉在油鏡下(＞1000倍)時可見到疣狀斑點，其表面多存在烏氏體，花粉有一個萌發(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壁，外壁又可再細分為外壁外層與外壁內層；花粉內能看見線粒體、高爾基體、內質網及細胞核；藍墨水染色法是一個測定杉木花粉活力有效和實用的方法，各無性系間花粉染色范圍12.65-30.17分鐘；硼酸對花粉萌發(fā)的作用極為重要，沒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)變異類型；杉木過氧化物酶同工酶酶帶主要分布于C區(qū)，過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型；崇陽杉木種子園球果直徑、球果長、苞鱗數(shù)、苞鱗寬、苞鱗長、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；相關分析表明，球果直徑與長度、各類種子之間及苞鱗特征值之間相關系數(shù)較大，并達到顯著性水平；杉木球果形態(tài)特征及其種子分布無性系間均存在極顯著差異，說明杉木種子園無性系構成對種子園的產量及質量有重要的影響；旋轉因子分析表明杉木球果及其種子分布等10個變量可用3個主成分因子來表示，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；以單個球果生產的飽滿種子數(shù)目進行Hierarchical聚類分析將所研究的無性系球果分為4類，即單個球果生產飽滿種子數(shù)多、較多、較少與少4類無性系；不同家系間杉木種子千粒重、生活力及發(fā)芽率差異達到極顯著性水平，依據杉木種子凈度、千粒重、含水量、生活力、澀粒率、空粒率及發(fā)芽率等指標，可將各家系劃分為3種不同的品質類型。 基于杉木花粉散發(fā)特點，我們提出了種子園建立與改造的相關意見與建議：增加種子園內的無性系數(shù)目，采用不