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1、湖北省林木遗传资源保存对策初探 宋丛文 周必成 黄闰泉 (湖北省林木育种中心,武汉卓刀泉,430079) 摘要 ：本文通过分析湖北省林木遗传资源及其保存现状、存在问题，提出了应用原地保存、异地保存和离体保存三种方法，以群体瓶颈效应模型为样本策略，应用“三一二”保存模式、常规种源试验保存林等 7 种模式，分 7 个地域层次、 3 个树种层次进行林木遗传资源的保存及评价利用。 关键词 ：湖北省 林木遗传资源 保存 对策 森林是陆地生态系统的主体和人类赖以生存的主要自然资源，是地球上功能最完善、结构最复杂、产量最大的生物库、基因库、碳储存库和绿色水库，是维持陆地生态平衡的重要因素。森林所包容的丰富多
2、样的生物，是地球上经历 40 亿年的自然演化、自然选择、自然资源优化配置的人类最珍贵的资源。林木遗传资源是地球上保存最完整、最重要的复合生态系统的基础资源，是物种多样性和遗传多样性的基础。因此，保存林木遗传资源，为今后生物技术的发展提供新基因、改良和培育新品种具有重要意义。但是，我们的实际工作往往是重视育种工作，对遗传资源的保存工作不够重视，工作严重滞后，影响了林木育种工程的进程，适应不了林业生产发展的需要。林木遗传资源的保存策略是：在经济发展与环境发展的总目标下，在当前特定的历史时期内，不断适应社会经济及林木良种工程对林木遗传资源的需求，根据自然条件、森林资源状况、技术经济条件而规定的林木遗
3、传资源保存原则、方式和方法。开展林木遗传资源保存对策研究是保存和利用林木遗传资源，促进林业的可持续发展，发挥森林多功能效益的重要课题。 1 湖北省林木遗传资源保存的现状及问题 1.1 林木遗传资源概况 湖北省地处长江中上游，面积约 18.6 万 km 2 ，占全国面积的 1.9% 。气候属亚热带季风气候，四季分明，降水充沛，存在着丰富多样的小气候，培育了丰富的自然植被资源。湖北省属于亚热带常绿阔叶林区域的东部湿润常绿阔叶林亚区域，物种非常丰富。全省共有木本植物 130 科 482 属 2443 种，而且，在古气候变迁中，受第四纪冰川影响不大，从而成为众多植物包括第三纪甚至更古老的孑遗植物的理想
4、保存和繁衍地。全省有国家重点保护木本植物 54 种，其中 1 级 3 种， 2 级 21 种， 3 级 30 种；有古、大、名木 57 科， 258 种， 3916 株。建国以来，全省共计选择了 41 个用材树种优良林分 352 块，面积 5908hm 2 ；选择了 6 个用材树种的优良单株 480 株；16 个经济树种计 104 株；收集 6 个树种的无性系、品系 802 个；引进树种 334 个。 1.2 林木遗传资源保存现状 1.2.1 建立了神农架、九宫山、后河、星斗山、木林子、七姊妹山、赛武当、武当山、长峡、五道峡、崩尖子林区等 11 处自然保护区。 1.2.2 就地保护了珍、稀、古
5、、大、名木 258 个树种， 1916 株。 1.2.3 分别在种子园 ( 含采穗圃 ) 收集保存了杉木、马尾松、日本落叶松、板栗、银杏、油茶、池杉等优树资源 802 个。 1.2.4 对水杉、池杉、甜柿、银杏等树种进行了部分原地保存。 1.2.5 在咸宁建立了引进树种资源保存点，保存树种 392 个。 1.2.6 加强国际合作，多途径引进优良林木遗传资源。目前已收集了日本落叶松 213 个家系；杨树 993 个无性系；杉木补选优树 44 株；马尾松补选优树 147 株；收集杜仲资源 116 份。 1.3 林木遗传资源保存中存在的问题 1.3.1 保存面狭窄，全省珍稀树种大部分是分散在偏远山区
6、， 1/3 以上散布在保护区以外，没有受到保护； 2916 株古、大、名木中有 1/3 没有得到保护。 1.3.2 随着经济发展需求和能源需求压力的加大，全省林业资源呈现总量增加而天然林显著减少的趋势，且林相破碎，小气候恶化，对繁殖能力及遗传变异的幅度存在不良影响。 1.3.3 重物种多样性的保护，轻遗传资源的保存，致使育种素材严重不足。近几十年来，对主要用材、经济树种的天然植物群落的遗传规律鲜有研究，更谈不上遗传群体的保存。 1.3.4 受单纯追求生物产量思想的影响，重个体的保存，轻群体的保存。 1.3.5 保存与评价利用分离，效率低下。保护是基础，利用是目的。以保护为基础，通过资源评价，实
7、现林木遗传资源的可持续管理是最终目标。 2 林木遗传资源保存对策 2.1 保存方法 2.1.1原地保存 原地保存也称就地保存，是指将遗传资源在原生地保存的方法。设立原地保存区，应尽可能利用国家和地方建立的各种类型的自然保护区和保护林；应包括保存区内构成森林群落的全部树种；每个树种群体要有 3 个以上保存点，并在其周围设立保护带；单独的群体和零星分布的个体也应建立保存点；保存区的面积必须考虑到保存林木群体的生态和遗传稳定性。管理措施以天然更新为主，辅以人工促进，保持其自然世代更替。 2.1.2 异地保存 异地保存也称迁地保存，是指将遗传资源迁移出原生地栽培保存方法。异地保存必须根据生态学和生物学
8、特性，选择异地保存地点，并根据立地类型、小气候等条件，在每一个树种的分布区，合理布局各种类型的林木遗传资源保存库点。保存库点应结合已建的林木良种基地，采种基地、植物园、树木园等进行建设。管理措施以人工更新为主，通过人工繁殖栽培，保存其优良性状。 2.1.3 离体保存 离体保存也称设施保存，指将遗传资源的种子、花粉及根、穗条等繁殖材料，离开母体进行贮藏的方法。离体保存库点应结合已建的林木种子贮藏库进行建设；保存材料应按种子区划或生态区划，选取代表性材料。管理措施主要是在材料达到更新期限时应重新收集。 2.2 林木遗传资源保存的样本策略 在进行林木遗传资源保存过程中，既要遵循全面保存的原则，又要考
9、虑自然、经济、技术等条件允许，期望用最小的样本数能够保存必要的遗传信息，因此，样本策略是林木遗传资源保存和评价的基础工作。据国内外研究，瓶颈效应模型与群体大小理论，结合实验遗传多样性标记结果进行样本计算是一种行之有效的方法。其原理为：把亲代群体有效大小视为 2N “瓶口”（ N0 ），“瓶颈”曲率遵从 Y 11 e -x 生长曲线模型，“瓶身”最大值 Ne 2N0 ， N e 大 2N0 。这表明，随着群体子代样本 M 的增大，在 M 1,2, ,100 等阶段表现出瓶颈效应；若取样更大的子代群，始终是 Ne 2N0， N e 大 2N0 。 群体瓶颈效应模型揭示了群体数量取样方差连接世代中的
10、性质，通过群体平均有效大小（ Ne ）的定量描述，提供子代样本大小的依据，并揭示了亲子群体大小继代约束关系，启迪人们在适量的取样样本中获得较高的群体有效大小（ Ne ）。 2.3 林木遗传资源保存模式 2.3.1 “三一二”保存模式 用于有限的群体保存、评价和利用相结合的研究。每个树种设置：三个群体，即种源试验揭示的优良群体、分布中心群体和本地适宜群体；一个保存地点；二个群体样本，即每群体 50 株母树，保存 5030 株样本和每群体 30 株母树，保存 3050 株样本。 2.3.2 常规种源试验保存林 用于群体小样本保存和种源评价。每种源取样 1020 株，单采混收，按田间试验要求播种育苗
11、和造林，苗期重复 4 次，每小区 3050 株；造林重复 46 次，矩形小区 1230 株。 2.3.3 种源/家系两因素试验保存林 用于群体小样本及家系保存和评价。按家系为单位随机区组设计，以种源与家系两因裂区设计种源主区和家系副区。育苗重复 4 次，副区 30 株左右，造林重复 46 次，副区 810 株。 2.3.4 家系测定保存林 用于家系测定和当代保存。同一树种的参试家系 N 个 ( 处理 ) ，按相同或同类立地条件划分重复地块，随机区组设计， 510 次重复，每小区 510 株。 2.3.5 家系保存兼母树林 用于家系保存、评价和兼用母树林。在本质上与“三一二”模式设计相一致。 2
12、.3.6 家系保存兼育种群体林 对已经通过表型测定的家系，且已知家系间没有或基本没有亲缘关系的家系群，每树种参试家系 5200 个，进行家系保存、评价和利用的设计。 2.3.7 基因型保存林 以优树与无性系按树种为单位，不同无性繁殖方法的材料分组，相关树种分别设置。 2.4 层次保存对策 2.4.1 地域分层次保存对策 根据湖北省林木遗传资源的分布特点，结合林业区划以及林木良种工程的要求，对全省林木遗传资源保存与评价利用按地域划分为如下 7 个区： (1) 鄂西北山地用材、经济、生态林树种遗传保存区。保存内容主要有：神农架林区光皮桦、麻栎、栓皮栎优良单株及群体保存；保康红豆杉、野生牡丹保护区；
13、油桐、生漆等树种的品种收集等。 (2) 鄂北岗地工业原料林、农田防护林树种遗传资源保存区。保存内容主要有：湿地松等优良林分及母树林的保存；南漳马尾松天然林群体保存、刺槐、泡桐等树种的优树收集和品种试验等。 (3) 鄂中丘陵用材、经济树种资源保存区。保存主要内容有：马尾松等天然群体保存；马尾松、火炬松等优树及优良林分保存；当阳铁坚杉、湖北白蜡等保存林等。 (4) 东北低山丘陵经济、用材林树种资源保存区。主要保存内容有：马尾松、栎类天然群体保护；油茶、板栗、甜柿等优良品种的收集和保存、杉木优良品系的收集和保存；天堂寨自然保护区等。 (5) 鄂南山地用材、经济林树种遗传资源保存区。主要保存内容有：星
14、斗山、木林子等自然保护区；巴山松、秃杉天然群体保存；高山阔叶树种收集与保存；杜仲、厚朴等品种收集与保存；古、大、名木保护点。 (6) 江汉平原短周期工业原料、农田防护林树种遗传资源保存区。主要保存内容有：水杉、池杉、落羽杉、杨树等无性系的收集与保存；古、大、名木保护点等。 2.4.2 树种分层次保存对策 主要造林树种层次。主要树种有：杉木、柳杉、马尾松、华山松、柏木、麻栎、栓皮栎等。主要保存对象以天然群体、优良人工群体、个体等；保存方法可选用原地保存、异地保存、离体保存；适用模式有“三一二”模式、常规种源试验保存林、种源 / 家系两因素试验保存林等。 经济树种层次。主要树种有：油茶、核桃、油桐
15、、板栗、漆树、毛竹等。主要保存对象为优良群体、优良个体等。保存方法有原地保存、异地保存和离体保存；适用模式有家系测定保存林、家系保存兼母树林、家系保存兼育种体林。 珍稀濒危树种层次。主要是全省分布的 13 级珍稀濒危树种，如珙桐、水杉、连香树、鹅掌楸等。保存对象有天然群体或单株；保存方法有原地保存和异地保存；适用模式有种源 / 家系两因素试验保存林、家系测定保存林、家系保存兼母树林。 3 建议与讨论 3.1 社会参与。林木遗传资源保存与评价利用是全社会、全人类的，需要全社会的支持与参与，特别是林业、科研、教育等系统及当地居民的积极参与。 3.2 建立全省林木遗传资源保存与评价利用体系。建立以湖北省林木育种中心，各科研院所、各地、市、县林业部门相配合的林木遗传资源收集、保存、特性评价、资源分配和情报管理体系，实现理论研究、技术、信息交流、利用以及成果推广的协调发展。 3.3 建立林木遗传资源信息管理系统。 3.4 加强林木遗传资源开发利用研究，才能实现保护的目的，资源保护及理论研究才有一定的经济基础，同时也能为保护区提供行之有效的转产项目。
