载银壳聚糖的固色机理及其处理染色薄木性能的研究

张颖; 于志明; 张扬; 唐睿琳

doi:10.13332/j.1000-1522.20140432

载银壳聚糖的固色机理及其处理染色薄木性能的研究

北京林业大学木质材料科学与应用教育部重点实验室

基金项目:

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD24B02)。

详细信息

作者简介:
张颖,博士生。主要研究方向:木材科学与技术。Email:zycc123@163.com 址:100083北京市清华东路35号北京林业大学材料科学与技术学院。责任作者: 张扬,博士。主要研究方向:木材科学与技术。Email:bjfuzhangyang@bjfu.edu.cn 地址:同上。

张颖,博士生。主要研究方向:木材科学与技术。Email:zycc123@163.com 址:100083北京市清华东路35号北京林业大学材料科学与技术学院。责任作者: 张扬,博士。主要研究方向:木材科学与技术。Email:bjfuzhangyang@bjfu.edu.cn 地址:同上。

计量
- 文章访问数: 2082
- HTML全文浏览量: 233
- PDF下载量: 34
出版历程
- 收稿日期: 2014-11-30

Color fixation mechanism of CTS-Ag and its effect on the properties of dyed veneer

MOE Key Laboratory of Wooden Material Science and Application, Beijing Forestry University,Beijing, 100083,P. R. China;

摘要

摘要: 通过分析pH值对CTS-Ag与酸性染料反应产物的性能影响,揭示CTS-Ag的固色机理。采用不同抗菌染色工艺制备抗菌染色薄木,分析其颜色、耐水性、耐光性以及防霉抗菌性能。结果表明:CTS-Ag与酸性染料能在酸性条件下发生酸碱中和反应,酸性越强,染料的上染率越高,固色效果越好;抗菌染色薄木与直接染色薄木之间的色差,工艺B＞工艺C＞工艺A;抗菌染色薄木的水洗色牢度,工艺C＞工艺A＞工艺B;工艺A制取的抗菌染色薄木的日晒色牢度变差,工艺B、C制取的抗菌染色薄木的日晒色牢度得到改善;抗菌染色薄木的抗菌防霉性能,工艺A＞工艺C＞工艺B。
- 载银壳聚糖 /
- 抗菌 /
- 染色 /
- 固色机理 /
- 薄木
Abstract: We analyzed the effect of pH value on the properties of reaction products between CTS-Ag and acid dyes in order to optimize the processes of antibacterial dyeing veneers and reveal the color fixation mechanism of CTS-Ag. The chromatic aberration, water fastness, light fastness, and antibacterial property of antibacterial dyed veneers with various processes were measured. The results showed that: an acid-base neutralization reaction occurred between CTS-Ag and acid dyes under acid condition, and the lower pH value,the higher value of dye uptake rate and better fixing effect. Chromatic aberration value between CTS-Ag-treated antibacterial dyed veneer (ADV) and untreated ADV ranked as: ADV pretreated with CTS-Ag (Process B)＞combined treated ADV (Process C)＞post-treated with CTS-Ag (Process A). For water fastness, the order was Process C＞Process A＞Process B. However, Process A presented a poorer light fastness, while Process B and Process C improved light fastness. For antibacterial and antifungal properties, the order was Process A＞Process C＞Process B.
- CTS-Ag /
- antibacterial /
- dyeing /
- fixation mechanism /
- veneer

HTML全文

油松（Pinus tabuliformis）为我国北方地区特有的乡土针叶树种^[1]，广泛分布于山西、河北、河南、辽宁、内蒙古、甘肃等省区^[2]，在三北地区大规模国土绿化、脆弱生态系统保护与修复、国家储备林、森林碳汇等国家重大战略过程中发挥重要作用^[3]。当前，油松的遗传改良层次普遍较低，正处于初级种子园向高世代种子园的过渡阶段。油松高世代基本群体以种子园半同胞子代林为主，少部分是全同胞子代林，普遍存在参与控制授粉的亲本数量偏少、家系间和家系内单株间遗传变异巨大等问题，需要开展针对油松高世代基本群体特点的亲本选择策略研究。

近年来，配合选择策略已广泛应用于红松（Pinus koraiensis）^[4]、青海云杉（Picea crassifolia）^[5]、马尾松（Pinus massoniana）^[6]、日本落叶松（Larix kaempferi）^[7]、白桦（Betula platyphylla）^[8]和枫香（Liquidambar formosana）^[9]等树种高世代种子园建园亲本选择过程中，最优单株直接选择策略在油松^[10]和柏木（Cupressus funebris）^[11]中也逐渐得到应用。在树种多世代改良中采用配合选择策略，可以延缓近交率发展过快，使高世代种子园种子产量和品质稳固提高^[12]。然而，配合选择策略忽略了被淘汰家系中存在遗传品质更优单株资源等情况，造成了大量优良育种资源的损失，从而弱化了油松高世代遗传改良中亲本选择的预期效果。最优单株直接选择策略可以有效避免遗传品质优良单株资源的损失，但单株间存在近交的可能，需要借助分子标记技术鉴别单株间的亲缘关系。

目前，油松第二代种子园建园亲本的选择多采用配合选择策略。袁虎威等^[12]在油松初级种子园优树自由授粉子代测定林内，以家系平均材积优势比为指标，选出了20个优良家系，并配合单株材积优势比的相对大小选出了20个优良单株，材积遗传增益平均值为0.13%。王建伟^[13]采用多性状育种值评选法和综合指数法，从桥山双龙112个油松半同胞家系中筛选出16个优良家系，并从中配合选择筛选出70个优良单株。杨培华等^[14]对142个油松优树进行半同胞子代测定之后，利用独立淘汰水平法根据数量标准选出了36个优良家系，然后从中选出了263个优良单株，子代材积增益十分显著。然而，依据 2017年袁虎威等^[10]提出的“油松高育种周期优良种质资源可来源于大规模种子园自由授粉子代人工林中的优良单株”的新思路，可知有必要开展油松高世代种子园建园亲本选择策略的对比分析研究，进一步提高亲本选择效率和选择效果。

本文以上庄油松初级种子园自由授粉子代测定林为基本群体，选用测定林内42个油松半同胞家系的生长性状调查数据，对半同胞家系生长性状进行遗传变异分析、遗传参数估算和相关性分析，在此基础上分别采用配合选择策略和最优单株直接选择策略来筛选油松第二代种子园建园亲本，并对比分析二者选择效果，旨在为油松高改良世代亲本的评价选择提供参考依据，加速油松育种改良的换代升级。

1. 材料与方法

1.1 试验地概况与试验材料

试验地位于山西省隰县上庄油松良种基地（111°12′E，36°45′N），地处吕梁山脉南端，紫荆山东麓，海拔1 570 ~ 1 930 m，年均气温8 ℃，年无霜期120 ~ 140 d，极端最高气温32 ℃，极端最低气温−21.5 ℃，最深冻土层0.91 m，年降雨量580 ~ 810 mm，土壤为山地棕壤，地形为石质山。供试材料为1984年营建的油松第二世代半同胞子代测定林，种子来源为该良种基地油松初级种子园优良无性系自由授粉种子。试验林采用完全随机区组试验设计，4次重复，每重复小区数45个，包含45个家系（表1），其中3个对照家系PT43（CK0）、PT40（CK1）和PT44（CK2）为当地油松天然林分优树子代，每个小区5株，单株编号1 ~ 5，共900株，株行距为2 m × 2 m结合4 m × 2 m，试验地内管理措施和坡度、坡向等立地条件基本一致。试验林内家系PT5、PT34和PT45缺失，对照家系PT40缺失5株、PT43缺失1株、PT44缺失8株，剩余家系各缺失1 ~ 2株，选择对照家系PT43作为唯一对照。本研究将以半同胞子代测定林为油松第二世代基本群体。

表 1 45个油松半同胞家系编号和对应亲本无性系

Table 1. No. and corresponding parental clones from 45 half-sib families of P. tabuliformis

家系号 Family No.	对应亲本无性系 Corresponding parental clone	家系号 Family No.	对应亲本无性系 Corresponding parental clone	家系号 Family No.	对应亲本无性系 Corresponding parental clone
PT1	复1	PT16	关53	PT31	关38
PT2	关24	PT17	初25	PT32	初2
PT3	关14	PT18	关22	PT33	关3
PT4	关4	PT19	复8	PT34	初18
PT5	关44	PT20	复13	PT35	复11
PT6	关28	PT21	关50	PT36	复18
PT7	复12	PT22	关23	PT37	关55
PT8	关6	PT23	关35	PT38	关51
PT9	关1	PT24	关46	PT39	关26
PT10	关17	PT25	关42	PT40	CK1
PT11	关8	PT26	关7	PT41	关11
PT12	复9	PT27	初4	PT42	关5
PT13	关2	PT28	关37	PT43	CK0
PT14	关56	PT29	关29	PT44	CK2
PT15	关9	PT30	关58	PT45	复17

下载: 导出CSV

| 显示表格

1.2 数据调查与分析方法

2018年4月对试验林42个家系（家系PT5、PT34和PT45缺失）的生长性状进行调查，测量统计了781个单株的胸径和树高。单株材积计算利用

$V = 0.357\;8 \times {\text{π}} {\left( {\dfrac{D}{2}} \right)^2} \left( {H + 3} \right)$

(1)

式中：V代表单株材积（m³），D代表胸径（cm），H代表树高（m） ^[15]。

利用SPSS 23.0、Excel 2019统计软件进行42个家系胸径、树高、材积性状的方差分析、相关性分析和遗传参数的估算。

各性状单点方差分析的线性模型^[16−17]为

${{Y}}_{{ijk}}={\mu}{ + }{{B}}_{{i}}{ + }{{}{F}}_{{j}}{ + }{{}{BF}}_{{ij}}{ + }{{e}}_{{ijk}}$

(2)

式中：Y_ijk代表第i区组第j家系第k单株的观测值，μ为群体平均值，B_i代表区组效应，F_j代表家系效应，BF_ij代表第i区组和第j家系互作效应，e_ijk代表机误。

家系遗传力（ ${{h}}_{\rm{F}}^{{2}}$ ）为

$h_{\rm{F}}^2 = \dfrac{{\sigma _{\rm{F}}^2}}{{\dfrac{{\sigma _{\rm{E}}^2}}{{NB}} + \dfrac{{\sigma _{{\rm{FB}}}^2}}{B} + \sigma _{\rm{F}}^2}}$

(3)

单株遗传力（ ${{h}}^{{2}}$ ）为

${h^2} = \frac{{4\sigma _{\rm{F}}^2}}{{\sigma _{\rm{E}}^2 + \sigma _{{\rm{FB}}}^2 + \sigma _{\rm{F}}^2}}$

(4)

式中： $\sigma _{\rm{F}}^{\text{2}}$ 为家系遗传方差， $\sigma _{\rm{FB}}^{\text{2}}$ 为家系和区组互作方差， $\sigma _{\rm{E}}^{\text{2}}$ 为机误，B为区组数，N为小区内单株数^[16,18]。

表型变异系数（PCV）为

${\rm{PCV = }}\frac{{{\sigma _{\rm{P}}}}}{{\overline X}} \times 100\%$

(5)

遗传变异系数（GCV）为

${\rm{GCV = }}\frac{{{\sigma _{\rm{g}}}}}{{\overline X }} \times 100\%$

(6)

式中： $\sigma _{\rm{P}}$ 为性状表型标准差， $\sigma _{\rm{g}}$ 为性状遗传标准差， $\overline{{X}}$ 为性状群体总平均值^[19−20]。

一般配合力（GCA）为

${\rm{GCA}} = {X_i} - X..$

(7)

式中：X_i为家系性状生长量，X..为该性状总平均值^[21]。

表型相关系数（ ${{r}}_{{\rm{P}}_{{xy}}}$ ）为

${r_{{{\rm{P}}_{xy}}}} = \frac{{{{{{\rm{ cov}}} }{({{\rm{P}}_{xy}})}}}}{{{\sigma _{{{\rm{P}}_x}}} {\sigma _{{{\rm{P}}_y}}}}}$

(8)

遗传相关系数（ ${{r}}_{{\rm{g}}_{{xy}}}$ ）为

${r_{{{\rm{g}}_{xy}}}} = \frac{{{\rm{co}}{{\rm{v}}{({{\rm{g}}_{xy}})}}}}{{{\sigma _{{{\rm{g}}_x}}} {\sigma _{{{\rm{g}}_y}}}}}$

(9)

式中： ${\rm{cov}}{({\rm{P}}_{{xy}})}$ 为性状x与性状y的表型协方差， ${\rm{cov}}{({\rm{g}}_{{xy}})}$ 为性状x与性状y的遗传协方差； $\sigma _{{\rm{P}}_{{x}}}$ 和 $\sigma _{{\rm{P}}_{{y}}}$ 分别为性状x和性状y的表型标准差； $\sigma _{{\rm{g}}_{{x}}}$ 和 $\sigma _{{\rm{g}}_{{y}}}$ 分别为性状x和性状y的遗传标准差^[22]。

利用布雷金多性状综合评价法^[23]对家系与单株进行综合评定，具体公式为

${Q_i} = \sqrt {\mathop \sum \limits_{j = 1}^n {\frac{{{x_{ij}}}}{{{x_{j\max }}}}} }$

(10)

式中： ${{Q}}_{{i}}$ 为综合评价值，x_ij为某一性状的平均值，x_jmax为某一性状的最大值，n为评价性状的数量。

家系现实遗传增益（G）为

$G = \frac{{x - X}}{X} \times 100\%$

(11)

式中：x为入选家系性状生长量，X为对照家系性状生长量。

家系预期遗传增益（ $\Delta {G_{\rm{F}}}$ ）^[24−25]为

$\Delta {G_{\rm{F}}} = \frac{{\left( {x - \overline X } \right)h_{\rm{F}}^2}}{{\overline X }} \times 100\%$

(12)

单株预期遗传增益（ $\Delta {G}$ ）为

$\Delta G = \frac{{\left( {{x_i} - \overline X } \right){h^2}}}{{\overline X }} \times 100\%$

(13)

式中：x_i为单株性状表型值^[12]。

2. 结果与分析

2.1 油松半同胞家系各性状遗传变异分析

对测定林内42个油松半同胞家系的胸径、树高和材积作方差分析发现，胸径、树高和材积在半同胞家系间和家系内均呈极显著差异（P < 0.01，表2）。

表 2 42个油松半同胞家系生长性状方差分析与遗传力估算

Table 2. Variance analysis and heritability estimation of growth traits from 42 half-sib families of P. tabuliformis

生长性状 Growth trait	区组方差 Block variance	家系间方差 Family variance	家系内方差 Within-family variance	家系遗传力 Family heretability	单株遗传力 Individual-tree narrow heretability
胸径 DBH	1.647	2.082^**	2.009^**	0.035	0.012
树高 Tree height	5.291^**	3.264^**	2.220^**	0.320	0.161
材积 Volume	2.102	2.381^**	1.978^**	0.169	0.066
注：^表示差异极显著（P < 0.01）。Note: ^ represents extremely significant difference at 0.01 level.

下载: 导出CSV

| 显示表格

由图1可知：42个家系中胸径、树高和材积大于对照（PT43）的分别占83.33%、95.24% 和85.71%，并且有34个家系各性状生长量均超过对照。胸径、树高和材积最大值家系分别为PT1、PT7和PT1，最小值家系分别为PT29、PT13和PT29，各性状最大值依次为最小值的1.9倍、1.5倍和3.3倍。

图 1 油松42个半同胞家系各性状生长量

Figure 1. Growth of each trait from 42 half-sib families of P. tabuliformis

下载: 全尺寸图片幻灯片

由表2可知：生长性状家系遗传力变化范围为0.035 ~ 0.320，其中树高家系遗传力最高，材积次之，胸径最低；单株遗传力变化范围为0.012 ~ 0.161，其中树高单株遗传力最高，材积次之，胸径最低。这表明树高受遗传因素调控的强度较高，而材积和胸径受到较弱的遗传因素调控。

油松半同胞家系生长性状均值和变异系数见表3。胸径、树高和材积平均值分别为19.89 cm、8.83 m和0.138 1 m³，变异幅度分别为11.00 ~ 29.00 cm、7.00 ~ 11.60 m和0.037 0 ~ 0.311 8 m³。油松半同胞家系间材积的遗传变异系数（0.724 1）与表型变异系数（16.075 3）分别高出胸径的遗传变异系数（0.15）与表型变异系数（7.44）3.83倍和1.16倍，高出树高的遗传变异系数（0.34）与表型变异系数（4.17）1.13倍和2.84倍，反映了材积性状变异受环境因素的影响程度相对较高。各性状表型变异系数总体均值为9.23%。

表 3 42个油松半同胞家系生长性状均值与变异系数

Table 3. Variation coefficients and mean values of growth traits from 42 half-sib families of P. tabuliformis

指标 Index	胸径 DBH/cm	树高 Tree height/m	材积 Volume/m³
均值 Mean value	19.89	8.83	0.138 1
变异幅度 Variation range	11.00 ~ 29.00	7.00 ~ 11.60	0.037 0 ~ 0.311 8
遗传标准差 Genetic standard deviation	0.03	0.03	0.001 0
表型标准差 Phenotypic standard deviation	1.48	0.37	0.022 2
遗传变异系数 Coefficient of genetic variation (GCV)/%	0.15	0.34	0.724 1
表型变异系数 Coefficient of phenotypic variation (PCV)/%	7.44	4.17	16.075 3

下载: 导出CSV

| 显示表格

2.2 油松半同胞家系各生长性状的一般配合力

配合力是在有性繁殖过程中，为获得遗传型更好的子代而提出。一般配合力能反映亲本加性基因的效应，是种子园亲本选择的依据之一^[26−27]。42个油松半同胞家系生长性状一般配合力及排序见表4。就胸径而言，一般配合力范围为−4.992 ~ 8.108，家系PT1、PT13、PT20、PT11、PT12、PT44、PT30、PT42、PT27和PT24一般配合力较高，位居前10；就树高而言，一般配合力范围为−0.933 ~ 2.634，家系PT7、PT11、PT19、PT2、PT42、PT40、PT28、PT18、PT30和PT31一般配合力较高，位居前10；就材积而言，一般配合力范围为−0.061 ~ 0.113，家系PT1、PT11、PT13、PT20、PT30、PT12、PT42、PT19、PT44和PT31一般配合力较高，位居前10。总体而言，家系PT1、PT12、PT13、PT20和PT44的胸径和材积一般配合力均较高，家系PT11、PT30和PT42的胸径、树高和材积一般配合力均较高。

表 4 42个油松半同胞家系生长性状一般配合力及排序

Table 4. General combining ability of growth traits and ranking from 42 half-sib families of P. tabuliformis

家系号 Family No.	胸径 DBH	排序 Ranking	树高 Tree height	排序 Ranking	材积 Volume	排序 Ranking
PT1	8.108	1	−0.433	28	0.113	1
PT2	−0.925	30	0.967	4	−0.002	27
PT3	1.508	17	0.367	13	0.019	18
PT4	−2.467	37	−0.708	37	−0.041	38
PT6	−3.530	39	−0.483	31	−0.050	39
PT7	−0.359	28	2.634	1	0.019	16
PT8	0.975	21	−0.866	40	−0.002	28
PT9	1.275	18	−0.033	19	0.010	21
PT10	1.071	20	−0.458	30	0.007	22
PT11	5.291	4	1.901	2	0.109	2
PT12	5.208	5	0.242	16	0.076	6
PT13	6.708	2	−0.933	42	0.079	3
PT14	1.808	16	−0.483	32	0.025	15
PT15	−0.092	26	−0.033	20	−0.002	26
PT16	2.908	11	0.117	18	0.038	11
PT17	−1.175	31	−0.333	23	−0.023	34
PT18	0.908	22	0.767	8	0.015	20
PT19	2.808	12	1.867	3	0.060	8
PT20	5.308	3	0.267	15	0.078	4
PT21	−0.192	27	−0.583	33	−0.013	29
PT22	−4.842	41	0.567	11	−0.059	41
PT23	−0.542	29	−0.733	38	−0.021	33
PT24	2.983	10	−0.195	22	0.034	12
PT25	0.158	25	−0.416	27	0.000	25
PT26	−1.181	32	−0.405	26	−0.019	32
PT27	3.108	9	−0.433	29	0.031	14
PT28	−2.817	38	0.792	7	−0.031	35
PT29	−4.992	42	0.467	12	−0.061	42
PT30	4.708	7	0.767	9	0.076	5
PT31	2.575	14	0.762	10	0.042	10
PT32	2.808	13	−0.333	24	0.032	13
PT33	−1.492	35	−0.583	34	−0.031	36
PT35	0.208	24	−0.333	25	0.004	24
PT36	−1.392	34	0.307	14	−0.017	31
PT37	−1.317	33	−0.070	21	−0.016	30
PT38	0.608	23	0.201	17	0.005	23
PT39	−3.675	40	−0.583	35	−0.052	40
PT40	1.108	19	0.867	6	0.019	17
PT41	2.097	15	−0.611	36	0.016	19
PT42	3.708	8	0.967	5	0.062	7
PT43	−1.692	36	−0.900	41	−0.036	37
PT44	5.108	6	−0.733	39	0.057	9

下载: 导出CSV

| 显示表格

2.3 油松半同胞家系生长性状相关性分析

42个油松半同胞家系生长性状遗传、表型相关分析结果见表5，3个生长性状间在遗传与表型水平上均呈极显著正相关关系。不同生长性状之间的相关性强度存在一定差异，材积与胸径和树高间的遗传相关系数分别为0.986（P < 0.01）和0.785（P < 0.01），树高与胸径间的遗传相关系数为0.828（P < 0.01），表明材积与胸径的遗传相关性最强。同理，材积与胸径间的表型相关性最强，表型相关系数为0.979（P < 0.01）。

表 5 42个油松半同胞家系生长性状间相关系数

Table 5. Correlation coefficients between growth traits from 42 half-sib families of P. tabuliformis

生长性状 Growth trait	胸径 DBH	树高 Tree height	材积 Volume
胸径 DBH	1	0.683^**	0.979^**
树高 Tree height	0.828^**	1	0.720^**
材积 Volume	0.986^**	0.785^**	1
注：加粗数据为遗传相关系数，下划线数据为表型相关系数，^表示相关达极显著水平（P < 0.01）。Notes: genetic correlation coefficient is bold, phenotype correlation coefficient is underline, ^ represents correlation is extremely significant at 0.01 level.

下载: 导出CSV

| 显示表格

2.4 油松第二代种子园亲本选择策略的对比分析

配合选择策略包括优良家系选择与优良单株选择2个环节。在初级种子园优良无性系自由授粉子代测定林内，首先，基于42个油松半同胞家系间各生长性状均存在极显著的差异，以胸径和树高为指标对家系进行综合评定，并以各家系Q_i值高于对照家系PT43（1.158）为选择标准，筛选出30个优良家系（表6），入选率为71.43%。与对照家系PT43相比，入选家系的胸径、树高和材积的现实遗传增益变动范围分别为−6.18% ~ 53.85%、−0.42% ~ 44.54% 和5.06% ~ 146.25%，平均胸径、树高和材积现实遗传增益依次为20.24%、14.16% 和63.82%。与选择群体相比，入选家系的胸径、树高和材积的预期遗传增益变动范围分别为−0.50% ~ 1.43%、−3.38% ~ 9.54% 和−3.79% ~ 13.83%，平均胸径、树高和材积的预期遗传增益依次为 0.35%、0.81% 和3.54%。然后根据单株Q_i值的相对大小，于每一优良家系中选择一个最优单株，共筛选出30个优良单株。入选30个优良单株按照Q_i值的相对大小分别命名为JD1，JD2，···，JD30，具体信息如表7所示。

表 6 油松30个优良家系综合评定Q_i值与遗传增益估算值

Table 6. Q_i value and estimated genetic gain from 30 elite families of P. tabuliformis

家系号 Family No.	Q_i	现实遗传增益 Realized genetic gain/%			预期遗传增益 Expected genetic gain/%
家系号 Family No.	Q_i	胸径 DBH	树高 Tree height	材积 Volume	胸径 DBH	树高 Tree height	材积 Volume
PT11	1.355	38.37	35.29	142.45	0.93	6.89	13.36
PT19	1.321	24.73	34.87	94.50	0.49	6.76	7.37
PT1	1.316	53.85	5.88	146.25	1.43	−1.57	13.83
PT30	1.310	35.16	21.01	110.08	0.83	2.78	9.32
PT7	1.303	7.33	44.54	54.43	−0.06	9.54	2.37
PT42	1.303	29.67	23.53	96.42	0.65	3.50	7.61
PT20	1.301	38.46	14.71	111.71	0.93	0.97	9.52
PT12	1.299	37.91	14.39	109.74	0.92	0.88	9.27
PT31	1.280	23.44	20.94	76.92	0.45	2.76	5.18
PT13	1.280	46.15	−0.42	112.49	1.18	−3.38	9.62
PT16	1.263	25.27	12.82	72.50	0.51	0.42	4.63
PT18	1.257	14.29	21.01	50.19	0.16	2.78	1.84
PT24	1.253	25.69	8.88	69.21	0.52	−0.71	4.22
PT3	1.252	17.58	15.97	53.94	0.27	1.33	2.31
PT27	1.247	26.37	5.88	66.15	0.55	−1.57	3.84
PT32	1.246	24.73	7.14	66.87	0.49	−1.21	3.92
PT2	1.238	4.21	23.53	33.19	−0.16	3.50	−0.28
PT9	1.234	16.30	10.92	45.62	0.22	−0.12	1.27
PT38	1.233	12.64	13.87	40.41	0.11	0.73	0.62
PT14	1.226	19.23	5.25	59.56	0.32	−1.75	3.01
PT41	1.226	20.82	3.64	50.96	0.37	−2.21	1.94
PT10	1.216	15.18	5.57	42.29	0.19	−1.66	0.86
PT15	1.214	8.79	10.92	33.57	−0.02	−0.12	−0.23
PT35	1.208	10.44	7.14	39.64	0.04	−1.21	0.53
PT36	1.207	1.65	15.21	18.91	−0.24	1.11	−2.06
PT25	1.204	10.16	6.09	35.49	0.03	−1.51	0.01
PT28	1.204	−6.18	21.32	5.06	−0.50	2.87	−3.79
PT8	1.200	14.65	0.42	33.02	0.17	−3.14	−0.30
PT37	1.195	2.06	10.45	19.77	−0.23	−0.25	−1.95
PT21	1.193	8.24	3.99	23.13	−0.03	−2.11	−1.53

下载: 导出CSV

| 显示表格

表 7 配合选择策略筛选的优良单株

Table 7. Superior individuals screening by combined selection strategy

名称 Name	编号 No.	区组 Block	家系号 Family No.	胸径 DBH/cm	树高 Tree height/m	材积 Volume/m³	Q_i
JD1	2	1	PT11	29.00	10.2	0.311 8	1.371
JD2	2	3	PT25	26.10	10.9	0.266 0	1.356
JD3	2	4	PT37	24.50	10.6	0.229 3	1.326
JD4	1	3	PT2	23.80	10.7	0.218 0	1.320
JD5	1	4	PT7	22.30	11.3	0.199 7	1.320
JD6	2	3	PT31	23.10	10.7	0.205 3	1.311
JD7	1	2	PT19	22.70	10.7	0.198 3	1.306
JD8	1	2	PT1	28.00	8.4	0.251 0	1.300
JD9	1	1	PT30	24.60	9.6	0.214 2	1.295
JD10	1	4	PT12	25.50	9.2	0.222 8	1.293
JD11	2	1	PT10	27.00	8.5	0.235 5	1.290
JD12	1	4	PT42	23.60	9.8	0.200 2	1.288
JD13	1	2	PT20	25.20	9.1	0.215 8	1.286
JD14	1	4	PT35	25.20	9.1	0.215 8	1.286
JD15	1	4	PT15	24.90	9.2	0.212 5	1.285
JD16	2	4	PT36	25.80	8.7	0.218 7	1.280
JD17	1	4	PT32	25.70	8.7	0.217 1	1.279
JD18	2	4	PT16	24.40	9.2	0.204 0	1.278
JD19	1	3	PT24	24.40	9.1	0.202 3	1.275
JD20	1	2	PT13	26.60	7.9	0.216 6	1.264
JD21	1	4	PT38	23.30	8.9	0.181 5	1.253
JD22	1	3	PT41	22.70	9.1	0.175 1	1.252
JD23	4	2	PT28	19.60	10.1	0.141 3	1.244
JD24	1	4	PT18	20.80	9.6	0.153 1	1.243
JD25	1	3	PT3	21.40	9.2	0.156 9	1.237
JD26	1	4	PT27	23.00	8.4	0.169 4	1.232
JD27	3	4	PT9	22.20	8.5	0.159 2	1.224
JD28	1	3	PT21	23.00	8.1	0.164 9	1.221
JD29	2	1	PT8	21.50	8.5	0.149 3	1.214
JD30	1	1	PT14	16.70	7.6	0.083 0	1.110

下载: 导出CSV

| 显示表格

最优单株直接选择策略仅包括优良单株选择一个环节。为保证最优单株直接选择策略与配合选择策略之间具有可比性，在初级种子园优良无性系自由授粉子代测定林内，根据单株Q_i值的相对大小，筛选出30个优良单株。入选30个优良单株按照Q_i值的相对大小分别命名为D1，D2，···，D30，具体信息如表8所示。

表 8 最优单株直接选择策略筛选的优良单株

Table 8. Superior individuals screening by direct selection strategy of optimal individual

名称 Name	编号 No.	区组 Block	家系号 Family No.	胸径 DBH/cm	树高 Tree height/m	材积 Volume/m³	Q_i
D1	2	1	PT11	29.00	10.20	0.311 8	1.371
D2	1	1	PT11	27.00	10.60	0.278 5	1.358
D3	2	3	PT25	26.10	10.90	0.266 0	1.356
D4	2	4	PT11	24.10	10.90	0.226 8	1.331
D5	3	4	PT11	23.80	11.00	0.222 7	1.330
D6	2	4	PT37	24.50	10.60	0.229 3	1.326
D7	1	3	PT2	23.80	10.70	0.218 0	1.320
D8	1	4	PT7	22.30	11.30	0.199 7	1.320
D9	1	3	PT25	23.70	10.70	0.216 1	1.319
D10	2	3	PT31	23.10	10.70	0.205 3	1.311
D11	1	2	PT19	22.70	10.70	0.198 3	1.306
D12	1	2	PT26	22.30	10.80	0.192 8	1.304
D13	3	4	PT7	20.10	11.60	0.165 7	1.301
D14	1	2	PT1	28.00	8.40	0.251 0	1.300
D15	1	1	PT30	24.60	9.60	0.214 2	1.295
D16	1	4	PT12	25.50	9.20	0.222 8	1.293
D17	2	1	PT31	23.80	9.80	0.203 6	1.291
D18	2	1	PT10	27.00	8.50	0.235 5	1.290
D19	1	4	PT42	23.60	9.80	0.200 2	1.288
D20	1	1	PT12	25.30	9.10	0.217 5	1.287
D21	3	4	PT31	26.30	8.70	0.227 3	1.287
D22	1	2	PT20	25.20	9.10	0.215 8	1.286
D23	1	4	PT35	25.20	9.10	0.215 8	1.286
D24	1	4	PT15	24.90	9.20	0.212 5	1.285
D25	2	4	PT36	25.80	8.70	0.218 7	1.280
D26	1	4	PT11	19.20	11.30	0.148 1	1.279
D27	1	4	PT32	25.70	8.70	0.217 1	1.279
D28	2	4	PT16	24.40	9.20	0.204 0	1.278
D29	1	3	PT24	24.40	9.10	0.202 3	1.275
D30	2	4	PT31	23.80	9.20	0.194 1	1.270

下载: 导出CSV

| 显示表格

表7、表8显示：配合选择策略与最优单株直接选择策略筛选到19个相同的优良单株，并且各自筛选到11个特有的优良单株，分别为JD20、JD21、JD22、JD23、JD24、JD25、JD26、JD27、JD28、JD29、JD30和D2、D4、D5、D9、D12、D13、D17、D20、D21、D26、D30。配合选择策略与最优单株直接选择策略所筛选出的优良单株群体的平均Q_i值分别为1.275和1.303。从性状生长量来看，配合选择策略入选单株的胸径、树高和材积变动范围分别为16.70 ~ 29.00 cm、7.60 ~ 11.30 m和0.083 0 ~ 0.311 8 m³，平均值分别为23.89 cm、9.32 m和0.199 6 m³，依次比总平均值高出20.09%、5.55% 和44.53%；最优单株直接选择策略所筛选出的优良单株的胸径、树高和材积变动范围分别为19.20 ~ 29.00 cm、8.40 ~ 11.60 m和0.148 1 ~ 0.311 8 m³，平均值分别为24.51 cm、9.91 m和0.217 7 m³，依次比总平均值高出23.23%、12.23% 和57.64%。最优单株直接选择策略所筛选11个特有优良单株的平均胸径、树高和材积生长量比配合选择策略所筛选的11个特有优良单株分别高出7.72%、18.56% 和31.01%。采用配合选择策略与最优单株直接选择策略筛选出的所有优良单株中， JD1和D1材积生长分别表现最优。

图2、图3显示：配合选择策略所筛选出的30个优良单株的胸径、树高和材积的预期遗传增益分别在−0.19% ~ 0.55%、−2.25% ~ 4.50% 和−2.63% ~ 8.31% 之间，最优单株直接选择策略分别在−0.04% ~ 0.55%、−0.79% ~ 5.04% 和0.48% ~ 8.31% 之间。与配合选择策略所筛选出的优良单株的平均胸径、树高和材积预期遗传增益相比，最优单株直接选择策略分别增加了15.52%、121.78% 和29.38%。采用配合选择策略与最优单株直接选择策略筛选出的所有优良单株中，JD1和D1子代材积的预期增益分别表现最为显著。

图 2 配合选择策略所筛选 30个优良单株生长性状预期遗传增益

Figure 2. Expected genetic gain of growth traits of 30 superior individuals screening by combined selection strategy

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 最优单株直接选择策略所筛选 30个优良单株生长性状预期遗传增益

Figure 3. Expected genetic gain of growth traits of 30 superior individuals screening by direct selection strategy of optimal individual

下载: 全尺寸图片幻灯片

比较配合选择策略与最优单株直接选择策略筛选出的优良单株的分布情况（表7、表8），结果发现：与每一优良家系入选1个优良单株的配合选择策略不同，最优单株直接选择策略筛选出的30个优良单株分属于20个家系，其中有29个优良单株分属于19个优良家系，有1个优良单株D12属于非优良家系PT26，优良单株D12的材积预期遗传增益为2.62%，高于配合选择策略所筛选出的33.33% 的优良单株。此外，优良家系PT25、PT12和PT7内各有2个单株入选，优良家系PT31内有4个单株入选，优良家系PT11内入选了5个单株。

3. 讨　　论

42个油松半同胞家系的3个生长性状方差分析结果表明，油松半同胞家系间和家系内胸径、树高和材积生长差异均达到极显著水平（P < 0.01），说明油松各生长性状在家系间和家系内变异丰富，这为优良家系和优良单株的评价选择奠定了基础。各生长性状家系遗传力估算值均小于0.5，与王建伟^[13]、刘永红等^[28]的估算结果相比偏低，表明生长性状在家系水平上受低强度遗传控制，这可能与不同试验群体、不同估算方法有关。

油松多用于用材林的营建，材积生长量的增长是其遗传改良工作最重要的育种目标之一^[13,29]。值得注意的是，材积虽由胸径与树高计算所得，但材积与胸径相关性更强，遗传相关系数高达0.986，二者受遗传因素调控的强度与树高相比均较低。因此，直接以材积为指标进行选择改良的潜力相对较小，在筛选油松第二代种子园亲本材料时，可以通过对胸径与树高的联合选择，实现对材积的间接选择，有效地改进育种目标性状。

本研究根据家系综合评价结果，筛选出30个优良家系，入选率为71.43%。入选家系的胸径、树高和材积现实遗传增益变动范围分别为−6.18% ~ 53.85%、−0.42% ~ 44.54% 和5.06% ~ 146.25%，预期遗传增益变动范围分别为−0.50% ~ 1.43%、−3.38% ~ 9.54% 和−3.79% ~ 13.83%，其亲本材积一般配合力、平均材积现实遗传增益和平均材积预期遗传增益均相对较高，说明根据表型选择的家系在遗传上是优良的。根据单株综合评价结果，配合选择策略与最优单株直接选择策略分别选出30个优良单株，其中包括19个相同的优良单株和11个不同的优良单株。配合选择策略筛选出的优良单株的胸径、树高和材积生长量变动范围分别为16.70 ~ 29.00 cm、7.60 ~ 11.30 m和0.083 0 ~ 0.311 8 m³。最优单株直接选择策略筛选出的优良单株的胸径、树高和材积生长量变动范围分别为19.20 ~ 29.00 cm、8.40 ~ 11.60 m和0.148 1 ~ 0.311 8 m³。比较所筛选出的11个不同优良单株的平均胸径、树高和材积生长量，结果显示，最优单株直接选择策略比配合选择策略分别高出7.72%、18.56%和31.01%。比较入选优良单株的平均胸径、树高和材积预期遗传增益，结果显示，最优单株直接选择策略比配合选择策略分别增加了15.52%、121.78% 和29.38%。生长量与预期遗传增益的比较结果表明：利用最优单株直接选择策略筛选出的30个优良单株作为油松第二代种子园建园亲本，改良效果将会更优。除此之外，比较入选优良单株的家系分布发现，最优单株直接选择策略筛选出的优良单株几乎均来自于优良家系，那么从获得优良遗传型的繁琐程度上来说，采用最优单株直接选择策略比采用配合选择策略更加简便。最后，与配合选择策略中每个优良家系只筛选出一个优良单株相区别，最优单株直接选择策略结果显示，优良家系PT25、PT12、PT7、PT31和PT11内有多个单株入选，并且非优良家系PT26内有一单株D12入选。结合优良单株的生长量、预期遗传增益和分布情况的对比分析结果发现：采用配合选择策略损失了部分优良单株资源，不利于油松种子园的升级换代。综上所述，最优单株直接选择策略比配合选择策略更适合用于油松第二代种子园建园亲本的筛选。

4. 结　　论

42个油松半同胞家系间和家系内胸径、树高和材积生长均达到了极显著差异水平（P < 0.01）。利用布雷金多性状综合评价法进行家系与单株综合评定，配合选择策略与最优单株直接选择策略分别选出30个优良单株，其中包括19个相同的优良单株和11个不同的优良单株。对入选优良单株的生长性状平均生长量、平均预期遗传增益和分布情况对比分析发现：采用配合选择策略会损失部分优良单株资源，最优单株直接选择策略比配合选择策略更适合用于油松高世代种子园亲本材料的筛选。

参考文献(18)

[1]	LI H, YU Z M. Combinative mechanism between dyestuff and wood [J]. Journal of Beijing Forestry University,2005,27(4):78-81.
[1]	李红,于志明.染料与木材结合机理的研究[J].北京林业大学学报,2005,27(4):78-81.
[2]	唐艳军,刘晓峰,夏军. TiO2/壳聚糖纳米复合涂料制备及其在抗菌纸中的应用[J].功能材料,2012,43(17):2416-2420.
[2]	TANG Y J, LIU X F, XIA J, et al. Preparation of TiO2 / chitosan nanocomposited coatings and its application in antibacterial coated paper[J]. Journal of Functional Materials,2012,43(17):2416-2420.
[3]	LÜ Y, SONG C, DAI L, et al. Preparation of oxidized chitosan and its application in synthesis and stabilization of silver nanoparticles [J]. Journal of Functional Materials,2014,45(6):92-96.
[3]	KUMAR M N V, MUZZARELLI R A A, MUZZARELLI C, et al. Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives[J]. Chemical Reviews,2004,10(4):61-68.
[4]	GAO M J, WANG Z Q, SUN L, et al. Preparation and antibacterial properties of chitosan modified silver nanoparticles [J]. Journal of Functional Materials,2012,43(8):1038-1041.
[4]	吕勇,宋词,戴磊,等.壳聚糖氧化改性及还原稳定纳米银研究[J].功能材料,2014,45(6):92-96.
[5]	NIU M, DAI J M, HOU W S, et al. Study on the structure and antibacterial activity of Ag-loading chitosan composites[J]. Materials Review B,2011,25(5):15-18.
[5]	高敏杰,王志强,孙磊,等. 壳聚糖修饰银纳米颗粒的制备及抗菌性能研究[J].功能材料,2012,43(8):1038-1041.
[6]	牛梅,戴晋明,侯文生,等. 载银壳聚糖复合物的结构及其抗菌性能研究[J].功能导报B,2011,25(5):12-18.
[6]	DUAN X F, SUN F L, ZHU W, et al. Effects of wood dyeing pretreated with chitosan and its mechanism for color improvement by chitosan[J]. Scientia Silvae Sinicae,2003,39(6):126-130.
[7]	段新芳,孙芳利,朱玮,等. 壳聚糖处理对木材染色的助染效果及其机理的研究[J]. 林业科学,2003,39(6):126-130.
[7]	GB/T18261—2000 Testing methods for anti-mould chemicals in controlling mould and blue stain fungi on wood [S]. Beijing: Standards Press of China, 2000.
[8]	JISZ 2801—2010 Antimicrobial products-test for antimicrobial activity and efficiency[S]. Tokyo: Japanese Standards Association, 2010.
[8]	GU J Y, MENG L P, WEI S Y, et al. Color fastness of the dyed veneer treated by chitosan [J]. Journal of Northeast Forestry University,2007,35(10):26-27.
[9]	GB/T18261—2000防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法[S].北京:中国标准出版社,2000.
[10]	顾继友,孟黎鹏,韦双颖,等. 壳聚糖后处理染色单板的耐水和耐光颜色稳定性[J]. 东北林业大学学报,2007,35(10):26-27.