第４８卷第２期 ２ ０ １ ２年２月 林 业 科 学 Ｖｏ１．４８．ＮＯ．２ Ｆｅｂ．，２ ０ １ ２ ＳＣＩＥＮＴＩＡ ＳＩＬＶＡＥ ＳＩＮＩＣＡＥ 马尾松二代无性系种子园遗传多样性和 交配系统分析 谭小梅 周志春 金国庆 张 一 （１．中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳３１１４００；２．重庆市林业科学研究院重庆４０００３６） 摘 要： 运用１２对ＳＳＲ引物，对马尾松二代无性系种子园内６１个亲本及其中８个无性系单株的３２０个子代进行 研究。结果显示：子代群体包含亲本群体的所有等位基因，子代与亲本具有同样高的遗传多样性，子代群体的Ｆ 为０．０４５，纯合子过剩的现象不明显；树冠北面子代遗传多样性并未因其雌、雄球花量较树冠南面减少而有明显的 降低；雌雄均衡和偏雌型植株子代遗传多样性基本一致，以偏雌型植株子代略大，二者Ｆ趋于０，子代基本符合哈 温平衡。种子园异交率较高，多位点异交率为１．０９８，子代亲本的近交现象不显著（ｔ 一ｔ ＝一０．０３３）；树冠南面多 位点与单位点异交率均高于树冠北面；偏雌与雌雄均衡型植株的多位点异交率基本相当，雌雄均衡型植株并未因 其雌、雄球花量比例较偏雌型植株减小而呈现异交率明显降低的现象，２种类型植株的近交指数均接近于０。整体 而言，马尾松二代种子园子代仍具有丰富的遗传多样性，无性系间基因交流相对充分，子代亲本近交现象不明显。 关键词： 马尾松；二代种子园；ＳＳＲ；遗传多样性；异交率；近交指数 中图分类号：￥７１８．４６；￥７２２．８ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７４８８（２０１２）０２—００６９—０６ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｍａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ ｉｎ ａ Ｓｅｃｏｎｄ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｌｏｎａｌ Ｓｅｅｄ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｔａｎ Ｘｉａｏｍｅｉ Ｚｈｏｕ Ｚｈｉｃｈｕｎ Ｊｉｎ Ｇｕｏｑｉｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｙｉ （１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，ＣＡＦ Ｆｕｙａｎｇ ３ １ １４００； ２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３６） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｔｏｔａｌ ６１ ｃｌｏｎｅ ｐａｒｅｎｔｓ ａｎｄ ３２０ ｏｐｅｎ・ｐｏｌｌｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｅｎｉｅｓ ｆｒｏｍ ８ ｃｌｏｎｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙ １２ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ＳＳＲ ｌｏｃｉ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｉｎ ｍａｔｅｒｎａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｈａｄ ａｌｌ ａｌｌｅｌｅｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｉｎ ｍａｔｅｒｎａｌ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｓｕｒｐｌｕｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｈｏｍｏｚｙｇｏｔｅｓ ｉｎ ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ（Ｆ＝０．０４６）．Ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ｃｒｏｗｎ ｈａｄ ｍｏｒｅ ｓｔｒｏｂｉｌｉ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｃｒｏｗｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｃｒｏｗｎ ｓｔｒｏｂｉｌｉ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｅｎｙ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｔｒｅｅｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｇｅｎｙ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｆｅｍａｌｅ ｔｒｅｅｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｚｅｒｏ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａｃｃｏｒｄｅｄ ｗｉｔｈ Ｈａｒｄｙ—Ｗｅｉｎｂｅｒｇ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ．Ｔｈｅ ｍｕｈｉｌｏｃｕｓ ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｗａｓ １．０９７， ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒｅｎｔｓ（ｔ 一ｔ ＝一０．０３ １）．Ｔｈｅ ｍｕｈｉｌｏｃｕｓ ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅｌｏｃｕｓ ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ｃｒｏｗｎ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｃｒｏｗｎ．Ｔｈｅ ｍｕｈｉｌｏｃｕｓ ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｆｅｍａｌｅ ｔｒｅｅｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｉｎ ｎｅｕｔｒａｌ ｔｒｅｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌ ｔｒｅｅ ｈａｄ ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｍａｌｅ ａｎｄ ｍａｌｅ ｓｔｒｏｂｉｌｕｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉａｌ ｆｅｍａｌｅ ｔｒｅｅ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｂｅ ｚｅｒｏ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｅｎｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｌｏｎａｌ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｓｔｉｌｌ ｈａｄ ｒｉｃｈ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｇｅｎｅ ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｍｏｎｇ ｃｌｏｎｅｓ ｗａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｎｄ ｂｉｐａｒｅｎｔａｌ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ；ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ；ＳＳＲ；ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ｏｕｔｃｒｏｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ； ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｉｎｄｅｘ 林木种子园由优树无性系或家系组成，是林木 分。因此，经营种子园的主要目的是为林业生产提 良种繁育的主要形式，也是育种系统的重要组成部 供大量遗传品质优良的种子。然而影响种子品质的 收稿１３期：２０１１—０６—２９；修回１３期：２０１１—１０—２８。 基金项目：林业公益性行业科研专项（２０１１０４０２０；２０１１０４０１０）和“十一五”国家科技支撑专题“高产优质多抗马尾松新品种选育” （２００６ＢＡＤ０１ Ａ１４０３）。 周志春为通讯作者。 ７０ 林业科学 因素很多，已有许多研究（Ｌｅｘｅｒ ｅｔ ａ１．，２０００； Ｅ１一Ｋａｓｓａｂｙ ｅｔ ａ１．，２００７）已经表明，交配系统状况是 影响种子园种子遗传品质的重要因素。所谓交配系 统，是指对生物有性繁殖过程中配子结合类型、模 式、影响因素和机制的状态反应，它包含了群体间或 群体内个体间基因交流的全部过程，决定着后代群 体的基因型分布和种群动态（张大勇等，２００１；何 田华等，２００１）。因此，了解种子园交配系统的实际 情况对于种子园经营与遗传管理有着极其重要的生 产实践意义。 影响种子园交配系统因素较多，花期和花量也 是其中之一。目前，花量对种子园交配系统的影响 主要有２种看法：一种认为，雌球花越多白交率越 高，二者成正相关关系（Ｄｅｎｔｉ ｅｔ ａ１．，１９８８）；另一种 认为，偏雌性植株较偏雄性植株个体异交率高 （Ｅ１一Ｋａｓｓａｂｙ ｅｔ ａ１．，１９８６）。而对于开花物候，开花时 间和格局控制着与群体交配系统密切相关的生物和 非生物因素在时间上的重叠，从而强烈影响着植物 的繁殖成功。已有研究表明，开花物候直接影响授 粉效率，其差异不仅存在于无性系间以及同一无性 系不同分株之问，同时还存在于同一个体不同树冠 部位间（张华新等，２００１；薛康，１９９２）。因此，研究 不同树冠部位（如向阳面和向阴面）以及不同性别 取向的植株间的交配系统差异，对于了解其交配系 统模式、丰富植物交配系统理论具有重要意义。 马尾松（Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ）为我国亚热带东南 部典型的针叶树代表树种，也是我国南方具有重要 经济和生态价值的主要乡土造林树种（周志春等， ２００４）。自２０世纪８０年代初开始营建初级种子园 以来，我国有关马尾松种子园的研究取得了显著进 展，其中相当一部分研究成果已被广泛应用于生产 上，并取得了很好的成果（王章荣等，１９９０）。然而， 。在种子园从一代逐步过渡到二代以至更高世代的过 程中，建园亲本所受的选择强度逐步加大，亲本间亲 缘关系在种子园配置中也难以避免，再加上以往的 研究主要是在一代种子园中展开，对国内刚刚进入 正常开花结实期马尾松二代种子园的研究还未见报 道。因此，本文采用ＳＳＲ标记对国内较早建立的马 尾松二代无性系种子园的交配系统进行研究，并比 较亲本与子代种群的遗传多样性，可为马尾松高世 代种子园的营建和种子丰产经营提供帮助。 １材料与方法 １．１供试材料 研究材料来源于浙江省淳安县姥山林场马尾松 二代无性系种子园。该园于２００２年５月嫁接建成， 面积３．７ ｈｍ ，共６１个二代亲本无性系，分５个生产 小区，小区内无性系配置以随机与调整相结合定植， 株行距为６ ｍ×８ ＩＴＩ，同一无性系分株间距离２０ １ＴＩ 以上，２００８年已进入正常开花结实期。 １．２样品采集及处理 因种子园第５生产小区处于阴坡位置，２００８年 时开花结实量还很低，故本试验仅在第１～４生产小 区内进行，共包括４８个无性系。根据已有研究结果 （谭小梅等，２０１１），于２００９年在种子园前４个生产 小区内，每个小区随机选取１个偏雌型和１个雌雄 均衡型无性系单株，采种无性系单株间距离在３０ ｍ 以上，每个单株在树冠南面和北面中上部各采种１０ 个球果。将采种无性系单株树冠南面和北面球果种 子于２０１０年３月中旬按正常的生产管理方式分别 培养子代苗，在幼苗长到１０ ｃｍ左右时，每个采种单 株按树冠南面和北面随机各取２０个子代苗嫩叶带 回实验室放人一７０℃冰箱中备用。对种子园亲本 采其当年生的幼嫩针叶来确定其基因型。 １．３ 总ＤＮＡ提取 ＤＮＡ的提取采用传统ＣＴＡＢ法（Ｃｌａｒｋ ｅｔ ａ１．， １９９８），１％琼脂糖凝胶电泳和紫外检测ＤＮＡ的浓度 与纯度。 １．４ ＳＳＲ－ＰＣＲ扩增 反应体系ｌ０ Ｌ：含１×ｂｕｆｆｅｒ缓冲液，０．５ ｍｍｏｌ・Ｌ 的ｄＮＴＰ，０．５ Ｉｘｍｏｌ・Ｌ ＳＳＲ引物，３０ ｎｇ 基因组ＤＮＡ和０．５个单位的Ｔａｑ酶（ＴａＫａＲａ生 产）。ＰＣＲ扩增反应程序为：９４℃预变性５ ｍｉｎ； ９４℃４０ ｓ，５３ ｏＣ ３０ ｓ，７２ ｏＣ ４０ ｓ，３５个循环；最后 ７２℃１０ ｍｉｎ。ＰＣＲ产物混合等体积的加样缓冲液， ９５℃变性５ ｍｉｎ后用６％的聚丙烯酰胺变性凝胶电 泳分离片段。用银染法显示ＳＳＲ片段并拍照。 １．５ 引物筛选 本研究应用的ＳＳＲ引物是从已经公开发表的 文献中得到的（Ｚｈｏｕ ｅｔ ａ１．，２００２；艾畅等，２００６；张 薇等，２００９；张冬梅等，２００７）。共合成７０对ＳＳＲ 引物进行初筛，获得有产物、主带明显的引物４９对， 复筛后，选出多态性高且稳定的ＳＳＲ引物１２对。 位点ＲＰＳ１６０的部分样品扩增结果如图１。 １．６数据分析 采用人工读带法，根据条带的迁移对其进行判 读，采用１，２，３，４，……记录电泳条带数据。排除 模糊不清和无法准确标识的带。应用混合交配模型 ＭＬＴＲ（Ｒｉｔｌａｎｄ，２００８）程序估计单位点异交率、多位 点异交率、近交指数及其标准差等。利用软件 第２期 谭小梅等：马尾松二代无性系种子园遗传多样性和交配系统分析 ７１ ＰＯＰＧＥＮＥ １．３２（Ｙｅｈ ｅｔ ａ１．，２０００）计算亲、子代的遗 育种亲本遗传多样性的研究结果，进一步说明马尾 传多样性，分析的参数有：等位基因数（Ａ）、有效等 松二代育种亲本确实具备丰富的遗传基础。亲本群 位基因数（Ｎ ）、Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数（，）、Ｎｅｉ基因多 体平均期望杂合度（日 ）和实际观察杂合度（Ｈ。）的 样度指数（ｈ）、观测杂合度（Ｈ。）、期望杂合度（Ｈ ）、 均值分别为０．４４８和０．４３７，期望值与观察值基本 固定指数（Ｆ）。 一致。 ｂ０ Ｍ 在子代群体中（表１），１２对ＳＳＲ引物检测到 ３００ ２５０ ２～１１个等位基因，平均为５．４１７，较亲本群体高出 ２００ １．２５。子代群体的Ⅳ 变化在１．１５８～６．１８５间，平 图１ 引物ＲＰＳ１６０在部分样品中的扩增结果 均为２．２０４，与亲本群体相当，但仅为其观察等位基 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｐａｒｔ ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｐｒｉｍｅｒ ＲＰＳ１６０ 因数的一半，其原因是群体中低频等位基因的稳定 性不高且对群体遗传变异所起的作用较小。 ２结果与分析 Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数和Ｎｅｉ基因多样度分别为 ０．８３８和０．４４１，均与亲本群体基本保持一致，说明 ２．１遗传多样性分析 子代能保持亲本所具有的高遗传多样性。１２个多 ２．１．１ 亲、子代群体的遗传多样性分析利用筛选 态位点的日 和日 平均为０．４３２和０．４１３，相对于 的１２对ＳＳＲ引物对亲本（６１个无性系）和子代群体 亲本群体略有减小，说明子代群体基因分布的均匀 （３２０个个体）进行检测（表１）。在亲本群体中检测 程度和实际观察到的杂合单株占全部单株比率均较 到等位基因数２～９个不等，平均为４．１６７，有效等 亲本有所降低，但差异不大。据１２个位点的日 和 位基因数为２．２２３，其中ＰｔＴＸ３１１６位点的Ａ和Ⅳ 日 可计算子代的固定指数Ｆ为０．０４５，存在纯合子 最大，分别为９．００和５．７８７，ＰＲ２０３位点次之。 过量，但现象不明显。另外，在分析的１２个位点中， Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数和Ｎｅｉ基因多样度分别为 分别在６个位点检测到２～５个子代特有而亲本没 ０．８５０和０．４５３，稍高于张一等（２０１０）对马尾松二代 有的等位基因。 表１亲、子代群体的遗传多样性① Ｔａｂ．１ Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｅｎｔ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ①斜线上方为亲本群体数据，下方为子代群体数据。Ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｐａｒｅｎｔｓ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｖｅ ｔｈｅ ｏｂｌｉｑｕｅ ｌｉｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｂｅｎｅａｔｈ ｔｈｅ ｏｂｌｉｑｕｅ ｌｉｎｅ．Ａ：Ａｖｅｒａｇｅ ａｌｌｅｌｅｓ；Ｎ：Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｌｌｅｌｅｓ；，：Ｓｈａｎｎｏｎ’Ｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ；ｈ：Ｇｅｎｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； 。Ｈ。：Ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｈｅｔｅｒｏｚｙｇｏｓｉｔｙ；Ｈ ：Ａｖｅｒａｇｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｈｅｔｅｒｏｚｙｇｏｓｉｔｙ． ２．１．２树冠南、北面及偏雌和雌雄均衡型植株子代 量较树冠南面减少而有明显的降低。树冠南、北面 遗传多样性分析 对母树树冠南面与北面的子代遗 子代的Ｆ值分别为０．０３１和０．０４９，均接近于０，不 传多样性进行比较（表２），发现除等位基因数（Ａ） 存在明显纯合子过剩现象。 和固定指数（Ｆ）外，分析的其余各遗传多样性参数 表２同时对雌雄均衡型和偏雌型植株子代遗传 均表现为树冠南面稍高于树冠北面，但差异不显著。 多样性进行了分析。结果表明，遗传多样性参数在 说明树冠北面子代遗传多样性并未因其雌、雄球花 ２种类型植株子代中基本相当，以偏雌型植株子代 ７２ 林业科学 ４８卷 略大。偏雌和雌雄均衡型植株的Ｆ趋于０，子代基 本符合哈温平衡。 表２树冠南、北面及偏雌和雌雄均衡型植株子代遗传多样性 Ｔａｂ．２ Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｐｒｏｇｅｎｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ｃｒｏｗｎ ａｎｄ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｆｅｍａｌｅ，ｎｅｕｔｒａｌ ｔｙｐｅ ｐｌａｎｔｓ ２．２交配系统分析 ． 率具有一定的差异。然而何田华等（２００１）指出，在 实际的估算过程中，偏离混合交配系统模型的一些 假设对多位点估算影响较小，而对单位点估算影响 较大。因此，研究多注重对多位点异交率的分析。 研究的８个家系，多位点异交率变化幅度为１．０３３～ １．２００，有５个家系的多位点异交率为１．２００，其余３ ２．２．１ ８个家系的交配系统指标 利用ＭＬＴＲ程 序对马尾松种子园８个单株的３２０个子代进行分析 （表３）。由１２个位点共同估算出多位点异交率 ｔ ＝１．０９８（ＳＤ＝０．０４３）；单位点异交率ｔ ＝１．１３１ （ＳＤ＝０．０４６）；近交指数（ｆ 一ｔ ）＝一０．０３３（ＳＤ＝ ０．０４７），说明马尾松二代种子园子代亲本的近交现 象不显著。对８个家系分别进行交配系统分析（表 ３），发现各个家系间的多位点异交率和单位点异交 个家系的多位点异交率介于１．０００～１．２００之间。 取样家系的近交指数均接近于０，各个家系子代双 亲间均不存在明显近交现象。 表３子代群体及其８个家系的交配系统指标① Ｔａｂ．３ Ｍａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｒｏｇｅｎｙ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｉｇｈｔ ｆａｍｉｌｉｅｓ ①括号内为标准差。Ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒａｃｋｅｔ．下同。Ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ ２．２．２树冠南、北面及偏雌和雌雄均衡型植株交配 衡型植株与偏雌型植株的多位点异交率基本相当， 分别为１．１６８和１．１９５，说明马尾松雌雄均衡型植 株并未因其雌、雄球花量比例较偏雌型植株减小而 系统 表４对采种子代进行了树冠方位上异交率的 比较。结果表明，树冠南面多位点异交率与单位点 异交率均略高于树冠北面，这与上文对树冠南、北面 子代遗传多样性的分析结果吻合。对偏雌和雌雄均 衡型植株的交配系统指标分析发现（表４），雌雄均 呈现异交率明显降低的现象。树冠南面和偏雌型植 株的近交指数分别为０．０３１和０．０５６，子代双亲存 在一定的近交现象，但现象不明显。 表４树冠南、北面及雌雄均衡型和偏雌型植株交配系统指标 Ｔａｂ．４ Ｍａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ａｎｄ ｎｏｒｔｈ ｃｒｏｗｎ ａｎｄ ｆｅｍａｌｅ ｔｙｐｅ，ｎｅｕｔｒａｌ ｔｙｐｅ ｐｌａｎｔｓ 第２期 谭小梅等：马尾松二代无性系种子园遗传多样性和交配系统分析 ７３ ３结论与讨论 已有研究表明，松属（Ｐｉｎｕｓ）植物是遗传多样性 较高的物种，但是不同树种问或同一树种不同群体 间的遗传多样性水平是不同的，甚至差异很大。如 在松属种子园中，红松（Ｐ．ｋｏｒａｉｅｎｓｉｓ）的平均期望杂 和度（Ｈ ）为０．６０１（Ｆｅｎｇ ｅｔ ａ１．，２０１０），海岸松（Ｐ． ｐｉｎａｓｔｅｒ）为０．７８４（Ｆｅｒｎａｎｄｅｓ ｅｔ ａ１．，２００８），马尾松一 代实生种子园和无性系种子园的日 分别在０．５２９～ ０．５７５（龚佳等，２００７；张薇等，２００８）和０．４７９～ ０．４９３（艾畅等，２００６；王鹏良，２００６）。本研究马尾 松二代无性系种子园子代群体的日 为０．４３２，较前 几者有一定程度的降低，分析可能与该种子园刚刚 步人正常开花结实期，亲本无性系间雌、雄球花量还 未完全稳定有关，也有可能因试验的抽样误差所造 成。但是，与资源冷杉（Ａｂｉｅｓ ｚｉｙｕａｎｅｎｓｉｓ）的０．３３７ （Ｔａｎｇ ｅｔ ａ１．，２００８）、板栗（Ｃａｓｔａｎｅａ ｍｏｌｌｉｓｓｉｍａ）的 ０．３８１（黄武刚等，２００９）相比，本研究的马尾松二代 无性系种子园子代仍然具有比较丰富的遗传多样 性，尤其与马尾松一代无性系种子园相比，其遗传基 础没有表现出显著降低的现象。 文中检测到，８个家系间的异交率具有一定的 差异。分析这种差异，主要与各个取样亲本同园内 其他亲本的亲缘关系远近程度、个体自交可育程度、 自身花粉的充裕程度以及所处的位置不同有关。以 往的研究表明，松属树种具有典型的高异交率。例 如：日本柳杉（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ ｊａｐｏｎｉｃａ）的异交率为 ０．９４４（Ｍｏｒｉｇｕｃｈｉ ｅｔ ａ１．，２００９），红松为０．９６６（Ｆｅｎｇ ｅｔ ａ１．，２０１１），欧洲赤松（Ｐ．ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ）为０．９５０ （Ｋｏｒｓｈｉｋｏｖ ｅｔ ａ１．，２０１０），北美乔松（Ｐ．ｓｔｒｏｂｕｓ）和扭 叶松（Ｐ．ｃｏｎｔｏｒｔａ）分别为１．０２０和１．０００（王崇云 等，１９９９）。本研究获得的马尾松二代种子园多位 点异交率为１．０９８，与松属其他树种一样，具有较高 的异交水平，这主要与研究种子园所处的特殊地理 环境和马尾松自身的交配机制有关。另外，张薇等 （２００９）曾对马尾松一代种子园连续２年的异交率 进行了调查，分别为１．２００和１．０７２，本文的研究结 果与其基本相当，说明马尾松二代种子园仍然保持 着一代所具有的高异交水平，并没有表现出很多育 种家担心的随建园亲本所受选择强度的增加及亲本 间亲缘关系的存在，其子代亲本异交率降低、近交率 增加的现象，这从取样时对家系子代生长情况的调 查以及子代群体的近交指数（ 一ｔ ＝一０．０３３）接 近于０均可看出。本文同时采用固定指数Ｆ和近 交指数（ｔ 一ｔ ）对种子园的子代群体、母树树冠南 北面以及偏雌和雌雄均衡型植株子代近交水平进行 了分析，其结果表明，除母树树冠北面和雌雄均衡型 植株子代近交指数和固定指数估算值略有差异外， 整个子代群体以及树冠南面和偏雌性植株的固定指 数和近交指数估计值均基本一致，说明本文研究的 马尾松二代无性系种子园子代群体基本符合哈温平 衡，子代亲本问不存在明显近交现象。 张薇等（２００９）对马尾松种子园母树树冠不同 方位的交配系统的研究结果表明，单位点异交率在 南面较北面要高，而多位点异交率在南、北两面没有 差异。然而本文的研究结果却发现，树冠南面的多 位点与单位点异交率均较北面高，可能与２个种子 园的坡向和所处地理位置不同有关。分析树冠南面 异交率较北面高的原因：其一，与树冠南、北面的 雌、雄球花量差异以及所受光照时间不同而造成树 冠北面开花物候（雌、雄球花花期）较南面延迟有关 （张华新等，２００１；薛康，１９９２）。因为在种子园花 量调查的研究中发现，树冠南面雌、雄球花量普遍多 于树冠北面，当雌、雄球花花期相当时，受日光照更 充足的树冠南面的雌花更容易接受到更多的外源花 粉，其异交率也会随之增大。其二，本文研究的种子 园坐西北向东南，位于千岛湖区，周边巨大的水体面 积和外部四周的群山环抱形成的独特立体气候和水 域气候，使种子园内气流呈回旋模式，加上授粉期内 园区主风方向又以东北风为主，因此可能造成树冠 南面异交率较北面要高。一般来说，植物在生殖过 程中，防止自交的主要机制是自交不亲和，而马尾松 属于自交亲和的植物，植株大多为雌雄同株异花，在 防止自交衰退的机制上，通常表现为同株上的雄球 花较雌球花先开放，即雄球花花期较雌球花提前，这 可能就是本研究发现马尾松雌雄均衡型植株异交率 并未较偏雌型植株降低的主要原因。然而，因本文 仅分别对４个偏雌和４个雌雄均衡型植株进行了单 年份分析，因此其准确的相关结论还需后期对更多 植株的多年度分析。 已有研究表明，对于风媒授粉树种，种子园中较 高的自交率会导致子代群体经济性状的较大分化和 平均水平的下降，并且影响种子的生产效率，产生大 量空籽（张华新等，２００２），因此合理的选择和配置 家系或无性系是种子园保持高水平异交率的关键。 本试验所得的遗传多样性参数和交配系统指标显 示，本研究的马尾松二代种子园子代仍具有丰富的 遗传多样性，无性系间的基因交流相对充分，子代亲 本近交现象不明显，种子园在营建时家系选择和配 置相对比较成功。据此，在营建高世代种子园时，建 ７４ 林业科学 ４８卷 议可从影响种子园交配系统的众多因子出发，在园 址选择、亲本配置、密度管理、花粉管理等方面，尽量 减少近交（包括自交）的不良影响，以达到提高高世 代种子园产量与品质的双重保证。 参 考 文 献 艾畅，徐立安，赖焕林，等．２００６．马尾松种子园的遗传多样性与 父本分析．林业科学，４２（１１）：１４６—１５０． Ｄｅｎｔｉ Ｄ，Ｓｃｈｅｏｎ Ｄ Ｊ．１９８８．Ｓｅｌｆ－ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｉｎ ｗｈｉｔｅ ｓｐｒｕｃｅ： ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ａｎｄ ｓｅｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｈｅｒｅｄｉｔｙ，７９（４）：２８４—２８８． Ｅｌ—Ｋａｓｓａｂｙ Ｙ Ａ，Ｐａｒｋｉｎｓｏｎ Ｊ，Ｄａｖｉｔｔ Ｗ Ｊ Ｂ．１９８６．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｒｏｗｎ ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ａ Ｄｏｕｇｌａｓ—ｉｆｒ（Ｐｓｅｕｄｏｔｓｕｇａ ｍｅｎｚｉｅｓｉｉ （Ｍｉｒｂ）Ｆｒａｎｃｏ）ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ．Ｓｉｌｖａｅ Ｇｅｎｅｔｉｃａ，３５（４）：１４９—１５５． Ｅ１－Ｋａｓｓａｂｙ Ｙ Ａ，Ｓｔｏｅｈｒ Ｍ Ｕ，Ｒｅｉｄ Ｄ，ｅｔ ａ１．２００７．Ｃｌｏｎａ１．ｒｏｗ ｖｅｒｓｕｓ ｒａｎｄｏｍ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｄｅｓｉｇｎｓ：ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｓｐｒｕｃｅ ｍａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ． Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ３７ （３）：６９０—６９６． Ｆｅｎｇ Ｆ Ｊ，Ｓｕｉ Ｘ，Ｃｈｅｎ Ｍ Ｍ，ｅｔ ａ１．２０１０．Ｍｏｄｅ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｓｐｒｅａｄ ｉｎ Ｃｌａｒｋ，顾红雅，瞿礼嘉，等．１９９８．植物分子生物学实验手册．北 京：高等教育出版社；海德堡：德国施普林格出版社． 龚佳．２００７．马尾松实生种子园遗传多样性研究．南京林业大学 硕士学位论文，２ｌ一２６． 何田华，葛颂．２００１．植物种群交配系统、亲本分析以及基因流动 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ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１８３—１８５：７００—７０４． Ｆｅｒｕａｎｄｅｓ Ｌ，Ｒｏｃｈｅｔａ Ｍ，Ｃｏｒｄｅｉｒｏ Ｊ，ｅｔ ａ１．２００８．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ， ｍａｔｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｇｅｎｅ ｆｌｏｗ ｉｎ ａ Ｐｉｎｕｓ ｐｉｎａｓｔｅｒ Ａｉｔｏｎ ｃｌｏｎａｌ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ，Ａｎｎ Ｆｏｒ Ｓｃｉ，６５（７）：７０６． Ｋｏｒｓｈｉｋｏｖ Ｉ Ｉ，Ｄｅｍｋｏｖｉｃｈ Ａ Ｅ．２０１０．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ｏｆ ｐｌｕｓ—ｔｒｅｅ ｃｌｏｎｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｅｅｄ ｐｒｏｇｅｎｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｃｏｔｃｈ ｐｉｎｅ ｃｌｏｎｅ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ． Ｃｙｔｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，４４（１）：２８—３６． Ｌｅｘｅｒ Ｃ，Ｈｅｉｎｚｅ Ｂ，Ｇｅｒｂｅｒ Ｓ，ｅｔ ａ１．２０００．Ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｎａｌ ｈａｌｆ－ｓｉｂ ｆａｍｉｌｉｅｓ ｏｆ Ｑｕｅｒｃｕｓ ｒｏｂａｒ，ｐｅｄｕｎｃｕｌａｔｅ ｏａｋ： ｉｎｆｅｒｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｏｌｌｅｎ ｄｏｎｏｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｆｆｓｐｒｉｎｇ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，１００（６）：８５８—８６５． Ｍｏｒｉｇｕｃｈｉ Ｙ，Ｙａｍａｚａｋｉ Ｙ，Ｔａｉｒａ Ｈ，ｅｔ ａ１．２００９．Ｍａｔｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａｎ ｉｎｄｏｏｒ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ ｊａｐｏｎｉｃａ ｓｅｅｄ ｏｒｃｈａｒｄ ａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｍａｒｋｅｒｓ．Ｎｅｗ Ｆｏｒｅｓｔｓ，３９（３）：２６ １—２７３． Ｒｉｔｌａｎｄ Ｋ． ２００８． Ｍｕｈｉｌｏｃｕｓ ｍａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｇｒａｍ ＭＬＴＲ ｖ３．２．ｈｔｔｐ：∥ｇｅｎｅｔｉｃｓ．ｆｏｒｅｓｔｙｒ．ｕｂｃ．ｃａ／ｒｉｔｌａｎｄ／ｐｒ０ｇｒａｍｓ． Ｓｃｈｍｉｄｔｌｉｎｇ Ｒ Ｃ，Ｈｉｐｋｉｎｓ Ｖ．１９９８．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｌｏｎｇｌｅａｆ ｐｉｎｅ （Ｐｉｎｕｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ）：ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ａｎｄ ｐｒｅｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｅｖｅｎｔｓ． Ｃａｎ Ｊ Ｆｏｒ Ｒｅｓ，２８（８）：１１３５—１１４５． Ｔａｎｇ Ｓ Ｑ，Ｄａｉ Ｗ Ｊ，Ｌｉ Ｍ Ｓ，ｅｔ ａ１．２００８．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｒｅｌｉｃｔｕａｌ ａｎｄ ｅｎｄａｎｇｅｒｅｄ ｐｌａｎｔ Ａｂｉｅｓ ｚｉｙｕａｎｅｎｓｉｓ（Ｐｉｎａｃｅａｅ）ｒｅｖｅａｌｅｄ ｂｙ ＡＦＬＰ ａｎｄ ＳＳＲ ｍａｒｋｅｒｓ．Ｇｅｎｅｔｉｃａ，１３３（１）：２１—３０． Ｙｅｈ Ｆ Ｃ，Ｙａｎｇ Ｒ．２０００．ＰＯＰＧＥＮＥ ｖ１．３２［２０００—１２］．ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ． ｕａｌｂｅ￣ａ．ｃａ． Ｚｈｏｕ Ｙ，Ｂｕｉ Ｔ，Ａｕｃｋｌａｎｄ Ｌ Ｄ．２００２．Ｕｎｄｅｒｍｅｔｈｙｌａｔｅｄ ＤＮＡ ａｓ ａ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ ｆｒｏｍ ａ ｃｏｎｉｆｅｒ ｇｅｎｏｍｅ．Ｇｅｎｏｍｅ，４５（１）： ９１—９９ （责任编辑徐红）
