湖北省林木育种工作的现状与建议

许业洲
摘要:本文简述了湖北省林木育种工作的基本情况,分析指出了育种工作中的主要问题,并有针对性地提出了相关建议、对策以及近期目标和重点项目。
关键词: 林木;育种;现状
中图分类号:S7223 文献标识码:A 文章编号:1004-3020(2016)04-0006-04
Abstract: The basic situation of forest tree breeding in hubei province was described briefly in this paper。Main problems in the breeding work were analyzed. Suggestions, countermeasures, short-term goal and key projects were proposed accordingly.
Key words: forest;breeding;current situation
随着经济的发展和社会的进步,林业建设摆到了十分重要的位置,林业是生态环境建设的主体,在国民经济可持续发展中处于基础地位。林木种苗是林业建设的重要物质基础,是营林生产最基础、最关键的因素,林木育种是高效、优质实现林业生产任务的根本措施之一[1,2]。在新的发展形势下,林木育种工作任务艰巨,其作用和地位尤为突出。面对机遇和挑战,湖北省林木育种工作必须进一步适应林业发展的新战略,有效地解决林业建设中的紧迫问题和关键技术,推动全省林业又好又快地发展。
1 国外林木育种工作成效显著
在林业发达国家,由于起步早、坚持长期育种策略和资金投入充裕等,林木育种工作取得了辉煌业绩,如新西兰、澳大利亚、阿根廷、智利等国家利用一部分自然条件好的国土造林,采用良种和集约经营措施,不仅解决了自己的木材需求,而且变成了木材出口国;美国北卡罗来纳树木遗传改良协作组用初级种子园种子造林,林分的实际增益高达20%;新西兰在过去40年中用改良繁殖材料营建的辐射松林已达50万hm2,约占新西兰人工林总面积的一半,林木育种的投入与产出比为1∶46[2-4]。综合而言,林业发达国家的林木育种工作具有以下特点和发展趋势。
(1)根据不同的需求和目的确定遗传改良树种,并制定相应的长期的育种策略,包括全面育种计划和短期育种活动,坚持长期性和继承性。
(2)重视育种资源的发掘、收集、保存和利用的研究,通过维护遗传多样性支持长期遗传改良的目标。
(3)通过不断进行多世代遗传改良,逐级建立高世代种子园,持续提高种子遗传品质。
(4)开展人工控制授粉,充分利用杂交育种优势。
(5)注重林木无性繁殖技术研究与利用,无性系林业已成为工业人工林世界潮流新营林体系。
(6)强调树种抗逆性,注重材质改良和抗性育种,对选种材料进行优异性状的综合选择。
(7)积极开拓林木育种新技术,包括组织培养、细胞培养、体细胞胚状体发生等微繁技术,DNA遗传标记和指纹种质鉴别,有用目的基因的分离和筛选,基因的转移和调控,以及病虫害的生物防治、生物施肥等。
2 中国林木育种工作取得长足进步
自上世纪70年代以来,林业主管部门把林木良种工作放在优先发展地位,相继将主要造林树种的遗传改良列入国家攻关计划,同时得到了地方政府部门的配套支持,科研与生产密切配合,在林木遗传改良的研究领域取得了显著进展,在全国建立了一批良种基地,在某些领域达到了林业发达国家的研究和生产水平。
(1)林木引种发展迅速,近50年共引进树种47个科200个树种,杨类、桉类、国外松等40多个树种引种成功并得到了大面积推广,丰富了全国造林树种,为长期遗传改良创造了条件[5,6]。
(2)对杉、松、落叶松类、桉属等30多个树种进行了广泛多点协作的种源试验,其中13个树种确立了种子区划,积累了大量的生态遗传研究信息,提供优良的遗传改良材料。
(3)从主要造林树种中选择出了4万多株优树,建立基因库460 hm2,部分进行了遗传测定,为遗传育种工作奠定了物质基础[7-9]。
(4)目前已建成母树林、种子园、采穗圃等国家级良种基地100多处,在良种群体经营、种子园营建技术、早期测定和育种参数估计等方面积累了大量经验。
(5)筛选出优良种源约200个,选育出针阔叶树种优良家系和无性系2 000多个,材积增幅在10%~15%以上,优良繁殖材料已在生产中推广应用。
(6)对杨树、杉木、马尾松、桉树等进行了遗传图谱研究与构建,分子标记辅助选择育种得到了一定的应用,在利用新技术育种方面取得了一定进展。
3 湖北省林木育种工作基本情况
湖北省有计划开展林木遗传育种工作始于上世纪50年代,70年代开始优树选择和种子园建设,80年代全面开展了主要造林树种的种源试验、优良林分选择和母树林营建、少量阔叶树种良种选育、重要针叶树种子园营建、经济林树种育种和外来树种筛选应用等。多年来,共承担相关科研项目150多项,获得科研成果42项,相继选育出了杉木、马尾松、国外松、水杉、杨树、马褂木等20多个树种的一大批速生、丰产、优质的优良种源和优良品种,先后营建了林木种质资源圃35 hm2,收集速生林木种质资源材料近400份,目前已建成9个国家级林木良种基地。
(1)在杨树方面,相继引进、培育杨树无性系1 000余个,初步建立了杨树种质资源基因库,筛选出中嘉8号等多个优良无性系。近年来在杨树品种选育方面开展了系统研究,通过黑杨派种内杂交,初步选育出了2个生长优势明显的无性系,目前正在开展相关测定工作。
(2)在杉木方面,湖北省参与了全国杉木课题组的协同攻关,完成了全国杉木地理种源试验及区划,选择出了适于湖北省生长、平均材积增加30 %以上的优良家系,并通过丰产栽培将杉木平均材积生长量提高60%~140%。通过多年品种选择与改良,目前已建立了杉木第三代种子园50 hm2。另外,经过30多年的系统观测与研究,在罗田县杉木自然分布区内发现了一种侧枝自然下垂并脱落的杉木优良变异类型,已被国家林木良种委员会审定为林木良种,并培育出中国首个杉木新品种“鄂杉1号”。
(3)在水杉、池杉方面,突破了两杉良种选择、繁育及种子园营建技术,采取良种选育和种子园营建新技术,可大大缩短育种时间,2~3年即可开花结实,比一般种子园提早15~20年,遗传增益达15%~20%。共营建种子园200 hm2,采穗圃120 hm2,从根本上解决了两杉推广的良种化问题。
(4)在国外松方面,收集引种了湿地松、火炬松、日本落叶松等国外松240多个种源或家系,筛选出了一批优良种源和无性系,在生产中得到了大面积推广应用,相应建立了母树林和种子园,并在规模化无性繁育技术等方面取得较大进展。
4 湖北省林木育种面临的主要问题和不足
随着林木育种工作的进程和发展,湖北省相继开展了树种的引种、选优、繁殖及遗传资源收集、保存等育种研究工作,形成了一批初具规模的林木品种选育和繁殖基地,为湖北省的造林事业做出了一定的贡献,但还远达不到国家林业发展的要求,与兄弟省份相比还存在着较大差距[7]。
(1)对林木遗传改良的长期性、继承性认识不足,缺少对具体树种改良的长期计划和稳定投入,造成某些树种改良工作出现停顿、中断和滞后现象,导致长期积累的遗传材料散失。
(2)对育种基因资源的收集、保存、管理和利用处于较低水平,影响了林木遗传多样性和遗传增益的持续增长。
(3)林木良种化程度和总体质量不高,大部分育种仅停留在对天然遗传资源进行收集利用的低级阶段,缺乏多世代改良计划,林木良种基地布局不合理且建设滞后,全省基地供种率为40%,良种使用率不足35% 。
(4)湖北森林植被类型和树种资源相当丰富,但由于认识不足,缺乏对乡土树种资源的收集、调研、测定和选育,以致全省林木育种背离了区域性原则,缺乏地域性特色,许多优良林木资源未能得到开发利用和推广。
(5)在湖北省林木育种工作中,既缺乏传统育种基础理论的研究,更缺乏高新技术的应用研究,严重影响了育种效率和进程。
(6)种苗的生产体制还不能完全适应林业建设发展的需要,社会化服务体系不健全,缺乏信息引导,种苗生产存在着较大的盲目性,种苗生产供应与造林需求的衔接问题仍未得到很好的解决。
5 对湖北省林木育种工作的建议
林木遗传育种必须顺应林业建设的新形势,针对湖北省林木育种工作存在的问题和不足,建议重点加强和开展以下几个方面的工作。
(1)完善常规育种体系,建立树种的长期育种策略,加强育种群体建设,开展早期选择和缩短育种周期技术研究,通过选择-交配-测定程序进行反复选育,推进多世代轮回选择进程,实现良种选育的滚动发展。
(2)对湖北省林木育种资源进行全面调研、测定和系统评价,包括引种、良种、乡土树种、种源试验林、子代测定林、母树林及种子园等,筹建林木种质资源保存中心,建立长效机制加强育种基因资源的保护,做到全面保存、科学管理、合理利用,并以此为基础,按照育种目标和程序,选育出更具优良特性的材料,加快推进育种步伐。
(3)利用本地资源优势,大力开展乡土树种选育工作,如用材树种大叶杨、薄皮马尾松、罗田垂枝杉等,观赏树种珙桐、红果冬青等,经济林树种板栗、甜柿等,生物质能源树种乌桕等,加强乡土树种的遗传改良和利用,优先研究、开发最具价值的树种或品种,形成区域特色,打造地方林木良种。
(4)开展规模化无性繁殖技术体系营建,大力推进主要用材树种无性系林业及其相关产业。
(5)利用现有研究基础,积极应用分子标记辅助选择(MAS)等高新技术,开展重要经济性状基因位点定位与标记辅助选择等技术研究,以及杂交亲本选配、杂种优势预测及其性状的早期选择,解决常规的表型选择存在的问题,缩短育种周期,提高选择效率。
(6)把林木育种成果与种苗产业化进行有机结合,建立科研―基地―推广体系,形成利益共同体,推动科研成果向生产力的快速转换,并提供新品种的研发源动力,促进林木良种的良性循环和技术的提升。
(7)建立林木育种的扶持政策和激励机制,遵循育种工作长期性、继承性和区域性原则,加大育种资金的投入,建立良种专项资金,发挥现有各种技术力量的作用,集中经费和力量开展联合攻关,确保育种科研工作的连续性。
(8)按照长期的育种策略对全省林木良种基地建设进行统一规划和合理布局,确保良种基地建设的方向和目标,严格审查良种基地建设的育种计划及其技术含量,加强项目实施过程监管,为林业生产提供优质良种,推进林木良种化进程。
6 湖北省近期育种目标及重点项目
以湖北省主要栽培树种和本地林木资源为重点,以速生、优质、丰产、高抗为目标,以主要工业原料林和经济林木为研究对象,采用常规育种与分子育种技术相结合的手段,开展林木良种选育、品种改良及其推广应用,建立良种繁育基地200 hm2,培育或引进开发优良新品种(品系)8~10个,建立良种示范基地5 000 hm2,辐射推广面积30万 hm2。
(1)优良种质资源收集、保存及评价利用研究。以主要用材树种、山区特色树种、经济林树种以及主要商品花卉为重点,收集保存具有高产、高抗或特异性状的林木种质资源和我省特色乡土用材树种及山区特色树种种质资源,开展种质资源的收集、保存及评价,建立种质资源基因库和育种资源保存基地;利用多性状综合选择、杂交育种、杂种优势固定和利用等技术,培育超高产新品种和杂种优势明显的杂交新种质;研究主要良种分子鉴别技术,指纹图谱绘制和品种鉴定、突变体鉴定、体细胞杂种的鉴定及遗传图谱的构建和目标基因定位等,建立主要林木花卉良种鉴别技术体系。
(2)高产优质专用林木新品种选育技术研究。建立长期育种策略,采用常规育种技术及转基因技术手段,多世代改良、配合力选择、早期鉴定与多性状综合选择、杂交育种、强化育种、杂种优势固定和利用等技术,以及实生选种、分子辅助选择育种、辐射育种等技术,选育高产优质专用林木新品种。
(3)林木规模化无性繁育技术体系及无性系林业营建技术研究。以良种超级苗或测定林优良单株为材料构建无性系育种基础材料;以采穗圃营建、嫩枝扦插育苗等关键技术组建规模化无性繁殖体系;开展苗期选择、早期测定、区域试验等无性系测定及选择技术研究;利用初选的优良无性系迅速开展规模化繁殖并营建无性系示范林。
参 考 文 献
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