为提高育种成效，亲本选择是关键，但林木育种亲本选择常面临测试群体大、遗传结构复杂、表型数据含有环境效应，遗传参数尤其是育种值预测精度不够等问题^[1]。针对育种值，目前普遍认为，利用最佳线性无偏预测法(best linear unbiased prediction, BLUP)可对种质材料在不平衡环境的育种值进行有效估算，特别是较大程度地剔除了环境效应，使育种值具有更高的准确度^[2-3]。为运行BLUP算法，可采用SAS、R等软件操作平台进行^[4-5]。随着生物统计学的快速发展，还出现了与R软件融合运算的ASReml-R程序^[6]。由于ASReml-R能开展海量数据的混合模型分析，快速获得各种遗传参数值，尤其适用于BLUP运算，很快被学者引用于林木育种研究，并被认为是不错的解决方案^[7-8]。

杉木(Cunninghamia lanceolata)是中国特色乡土针叶树种，也是中国亚热带地区最重要的商品用材与生态造林树种之一，其遗传改良研究一直倍受重视^{[5, 9]}。历时50多年的技术攻关，杉木育种已步入到第三代育种阶段，并向更高世代阶段发展。期间，各省区(育种区)根据自身特点与优势及育种目标，分别建立了自己的育种群体，并通过子代测定分析结果对育种亲本进行了选择^[10-11]。此策略虽可靠有效，但也存在一定不足, 包括耗时长、忽视亲本的结实特性等。鉴于此, 应对育种亲本测定策略做出一定的调整。Zheng等^[12]建议采用当代选择方法对育种园内亲本的性状表现做出预选择，以提高选育成效。在此启示下，本研究以广东杉木第3轮遗传改良实施计划为契机, 针对广东省乐昌市龙山林场和韶关市曲江区国有小坑林场两处杉木第3代育种园亲本群体早期(3 a生)生长和结实性状进行测定分析，重点应用ASReml- R运算方式对系列亲本遗传参数尤其是育种值进行有效估算，进而为育种亲本的早期选择与利用提供依据。

试验地包括广东省乐昌市龙山林场杉木第3代育种园(简称“龙山育种园”，东经113°28′、北纬25° 11′、海拔286.5 m)、韶关市曲江区国有小坑林场杉木第3代育种园(简称“小坑育种园”，东经113°48′、北纬24°42′、海拔303 m)。龙山育种园年平均气温19.6 ℃，年均降雨量1 500 mm，植株株行距3 m×3 m; 小坑育种园年均气温20.3 ℃, 年均降雨量1 530 mm, 植株株行距4 m×4 m。两处育种园土壤均为黄红壤, 土层深1 m以上，肥力中等偏好。

包括龙山育种园和小坑育种园内系列亲本无性系。其中，龙山育种园参试亲本135个，嫁接3 a生，各亲本均有5个嫁接分株(无性系)；小坑育种园参试亲本170个，嫁接3 a生，各亲本均有5~10个分株(无性系)；两处育种园共有的参试亲本104个。育种园同一亲本嫁接分株连续排布，不同亲本在育种园中的位置则是随机分布。

对育种园亲本无性系(3 a生)每木测量树高(H)和胸径(D)，计算单株材积^[13]，V=0.000058777042× D^1.9699831×H^0.89646157，同时测量东西和南北向冠幅, 取平均值。同期调查无性系结实量，每树球果量(结实力)判读采用定量分级法，球果量高记为5，中等记为3，少的记为1。

采用Microsoft Excel对数据进行整理分析。采用R 3.6.0平台并在R studio环境下对生长和结实性状数据进行统计分析，包括方差分析、表型变异系数、遗传变异系数和性状间相关系数等，重复力R=1-1/F^[14] (F值经方差分析所得)。应用ggplot2程序包作性状平行坐标图、基于不同性状的无性系选择韦恩图及无性系育种值分布图分析等。

利用ASReml 3.0软件中的BLUP方法对杉木育种群体亲本无性系树高、胸径、单株材积、冠幅等生长指标的育种值进行计算，采用无性系单因素统计模型：y_ij=u+clone_i+e_ij，其中，y_ij为第i个亲本、第j个无性系嫁接分株的性状观测值，u为群体均值，clone_i为亲本随机效应，e_ij为第i个亲本、第j个无性系嫁接分株随机误差。为进行不同性状育种值排名，对性状育种值进行归一化数据变换，用于可视化分析，变换公式为：y=(x–x_min)/(x_max–x_min), 其中，x为观察值，x_min为最小值，x_max为最大值。

从表 1可见，龙山育种园3 a生亲本无性系的平均树高、胸径、单株材积、冠幅分别为4.9 m、8.2 cm、0.0180 m³和2.5 m，整体表现优异，但群体内生长性状在不同无性系间仍存在极显著差异(P < 0.01)，胸径的表型变异系数(PCV)、遗传变异系数(GCV)均最大，分别达29.6%和59.2%，单株材积的变异程度相对较低，其PCV和GCV分别达12.8%和6.5%。此外，各生长性状的重复力均大于0.8，说明无性系的生长表现主要受遗传控制。不同亲本无性系的结实情况也存在较大差异，多数(65.2%)无性系结实能力较低，中等结实力无性系有26个(19.3%)，高结实力无性系仅21个(15.5%)。

表 1(Table 1)

表 1 杉木育种亲本生长性状的变异分析 Table 1 Variation in growth traits of breeding parents of Chinese fir 地点 Site 性状 Trait 平均 Mean 标准差 Standard deviation 变幅 Range F 表型变异系数 Phenotypic coefficient of variation (PCV, /%) 遗传变异系数 Genetic coefficient of variation (GCV, /%) 重复力 Repeatability 龙山 Longshan 树高Height 4.9 1.1 2.0~8.0 5.35** 21.6 15.1 0.81 胸径Diameter at breast height 8.2 2.4 2.6~15.1 10.40** 29.6 59.2 0.90 单株材积Individual volume 0.018 0.013 0.001~0.080 6.64** 12.8 6.5 0.85 冠幅Canopy 2.5 0.6 1.2~4.2 6.73** 24.6 10.8 0.85 小坑 Xiaokeng 树高Height 3.9 0.8 2.0~7.2 3.57** 22.0 10.3 0.72 胸径Diameter at breast height 7.2 2.1 3.2~14.5 4.43** 28.5 35.7 0.77 单株材积Individual volume 0.011 0.008 0.001~0.056 3.35** 73.5 30.8 0.70 冠幅Canopy 2.0 0.5 0.8~3.7 3.63** 26.5 7.9 0.73

表 1 杉木育种亲本生长性状的变异分析 Table 1 Variation in growth traits of breeding parents of Chinese fir

小坑育种园亲本无性系的生长性状整体亦表现优良(表 1)，但不同无性系间仍存在显著差异(P < 0.01)，树高、胸径、单株材积、冠幅的PCV均在22.0%以上，GCV均高于7.0%，其中胸径的GCV最高，达35.7%，且各生长性状重复力均较高(≥ 0.70)。此外，不同无性系的结实情况差异显著，多数(55.9%)无性系结实能力较低，但高结实力无性系占比略高于龙山育种园，达24.7%。

对亲本群体生长和结实性状进行相关分析(表 2)，结果表明，两处育种园亲本无性系的生长性状(树高、胸径、单株材积、冠幅)间均存在极显著的正相关关系(P < 0.01)，而生长与结实性状间的相关性并不紧密(除小坑育种园无性系冠幅与结实力间呈显著负相关关系外)。

表 2(Table 2)

表 2 杉木育种亲本不同性状间表型相关系数 Table 2 Phenotypic correlation coefficient among morphological traits of breeding parents of Chinese fir 性状 Trait 龙山Longshan 小坑Xiaokeng 树高 Height 胸径Diameter at breast height 单株材积Individual volume 冠幅 Canopy 结实力Cone production ability 树高 Height 胸径Diameter at breast height 单株材积Individual volume 冠幅 Canopy 结实力Cone production ability 树高Height 1.00 1.00 胸径Diameter at breast height 0.83** 1.00 0.74** 1.00 单株材积Individual volume 0.86** 0.95** 1.00 0.82** 0.96** 1.00 冠幅Canopy 0.64** 0.78** 0.77** 1.00 0.56** 0.63** 0.61** 1.00 结实力Cone production ability 0.08 0.12 0.13 0.05 1.00 0.03 –0.03 –0.01 –0.21* 1.00

表 2 杉木育种亲本不同性状间表型相关系数 Table 2 Phenotypic correlation coefficient among morphological traits of breeding parents of Chinese fir

为评估各亲本的育种潜力，对两处育种园亲本无性系的树高、胸径、单株材积、冠幅性状育种值进行预测，并对育种值进行归一化处理。从图 1可见, 基于树高、胸径、单株材积、冠幅等生长性状的各亲本育种值排布情况，还实现了同一亲本无性系不同性状育种值归一化后的同步呈现。两处育种园多数无性系生长性状育种值步调偏一致，少数无性系生长性状育种值波动较大。

图 1(Fig. 1)

图 1 杉木育种亲本的性状育种值分布。A: 龙山; B: 小坑；H: 树高; DBH: 胸径; V: 单株材积; C: 冠幅。每条曲线代表 1个亲本无性系。 Fig. 1 Distribution of trait breeding values in Chinese fir breeding parents. A: Longshan; B: Xiaokeng. H: Height; DBH: Diameter at breast height; V: Individual volume; C: Canopy. Each curve represents a parent clone.

基于不同生长性状育种值对两处育种园亲本无性系进行排序，龙山育种园内树高、胸径、单株材积、冠幅等生长性状育种值同时稳定在前50%内的无性系有50个(占育种园无性系总数的37%，下同)，树高、胸径、单株材积育种值同时稳定在前50%内的无性系则有56个，胸径、单株材积育种值稳定在前50%内的无性系达65个。而在小坑育种园内，所有生长性状育种值同时稳定在前50%内的无性系有46个(占育种园无性系总数的27.1%)，树高、胸径、单株材积育种值均稳定在前50%内的无性系64个，胸径、单株材积的育种值皆处前于50%内的无性系则有74个。值得注意的是，两处育种园4个生长性状育种值均稳定在前50%内的共有无性系总数达20个，树高、胸径、单株材积育种值均处前50%的共有无性系则有26个；同时, 胸径单株材积育种值排位前50%的共有无性系有31个。

以树高、胸径、单株材积、结实力为指标性状，对育种值排名前50%、结实力中等以上的亲本作聚合选择韦恩图(图 2)。结果表明，龙山育种园有22个亲本的生长(树高、胸径、单株材积)和结实性状皆表现优异(cx544、cx569、cx604、cx606、cx729、cx731、cx835、cx836、cx837、cx839、cx840、cx844、cx845、cx847、cx848、cx851、cx856、cx859、cx860、cx874、cx875和cx877)，而小坑育种园则有cx27、cx90、cx110、cx268、cx300、cx520、cx531、cx562、cx640、cx708、cx741、cx757、cx765、cx779、cx836、cx837、cx840、cx841、cx845、cx846、cx851、cx855、cx856、cx857、cx859、cx861、cx864、cx868、cx869和cx877等30个亲本入选。值得注意的是，2处育种园入选的亲本在生长性状方面均具有较高的育种潜力(图 3)。龙山育种园入选亲本的树高、胸径、单株材积平均育种值分别为0.75、2.39和0.0122，小坑育种园入选亲本的树高、胸径、单株材积平均育种值分别为0.48、1.24和0.0039。这可以理解为，入选亲本繁育的后代早期性状表现均值将比所有育种亲本繁育的后代性状均值出现较大程度的提升，且提升幅度可达育种值估测均值。此外，cx836、cx837、cx840、cx845、cx851、cx856、cx859和cx877等8个亲本在2处育种园中均表现出较好的生长和结实特性。

图 2(Fig. 2)

图 2 杉木育种亲本生长和结实性状聚合选择韦恩图。A: 龙山育种园; B: 小坑育种园。 Fig. 2 Venn diagrams of aggregation selection for growth and cone production ability (CPA) traits in Chinese fir breeding parents. A: Longshan; B: Xiaokeng.

图 3(Fig. 3)

图 3 基于育种值的杉木亲本无性系数量分布。H: 树高; DBH: 胸径; V: 单株材积; 灰色: 所有亲本; 红色: 生长和结实皆优亲本; 实线: 所有亲本育种值均值; 虚线: 生长和结实皆优亲本育种值均值。 Fig. 3 Number distribution of parent clones of Chinese fir based on breeding value. H: Height; DBH: Diameter at breast height; V: Individual volume; Grey: All parents; Red: Parents with excellent growth trait and high CPA; Solid line: Mean breeding value of all parents; Dotted line: Mean breeding value of parents with excellent growth trait and high CPA.

林木生长周期长，开展早期选择助于提高育种效率。本研究对广东杉木第3代育种园亲本群体早期(3 a生)生长和结实情况进行较为系统地测评，发现不同亲本无性系在生长性状表现(树高、胸径、单株材积、冠幅)及结实能力方面皆存在较大的差异，生长性状重复力也均处于较高水平(≥0.70)，利于亲本的再选择。采用BLUP方法对各亲本生长性状育种值进行估算并进行综合排名，结合结实能力表现，从龙山育种园和小坑育种园中选择筛选出系列生长和结实皆优亲本，这些亲本显然具有重要的育种价值。

林木遗传测定与遗传评估研究历来受到林木育种工作者的重视，精确的、系统的林木遗传测定与遗传评估可有效地缩短育种周期，提高育种效率^[15-17]。但由于林木遗传测定试验地点有其固有的特点，试验地误差同质几乎不可能。但程玲等^[18]以36个基因型火炬松(Pinus taeda)在6个试验地的种子产量为基础数据，试图利用ASReml-R计算出各地每个基因型的BLUP值，并从试验地划分、试验地评估和林木基因型评估等方面对原始数据、BLUP数据进行GGE双标图分析比较，结果表明BLUP数据具有明显的空间变异，比原始数据具有更高的产量变异解释能力，且BLUP数据基本解决了环境异质性问题。欧阳芳群等^[2]针对青海云杉(Picea crassifolia)种子园自由授粉子代测定林的树高变异进行分析，运用ASReml-R软件开展了BLUP分析，估算出家系亲本无性系树高育种值并根据家系亲本无性系的育种值成功选出20个优良家系, 获得理想的遗传增益。运用ASReml-R BLUP方法对红皮云杉(Picea koraiensis)进行选育研究，同样取得较好的效果^[19]。另外，郑聪慧等^[20]将ASReml-R BLUP分析法用于冀北地区4个试验地点26个华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)家系的胸径育种值估算，为华北落叶松家系选择和应用提供了决策支持。本研究以广东2处杉木第3代育种园亲本群体为对象，对其早期生长性状进行测定，并通过ASReml-R BLUP分析获得了不同亲本不同性状的育种值，为育种亲本早期测评与选择提供了范例和参考。

对用材林树种而言，尤其是以建立种子园为重要目标的树种而言，选育程序不仅要考虑到生长性状的选择，还需结合种实的产量性状做出综合选择。本研究以育种亲本生长性状(树高、胸径、单株材积)育种值为选择标准，同时将亲本的结实力作为另一权重指标，从龙山育种园选出生长和结实兼优的育种亲本22个，从小坑育种园选出生长和结实兼优育种亲本30个，这些亲本有望直接用于高世代种子园建设中。在红松育种研究中，同样采用生长与结实相结合方式对红松(Pinus koraiensis)亲本进行评价选择，入选无性系或家系在生长与结实性状方面均获得较高遗传增益^[21-22]。Imren等^[23]则采用多维度决策技术, 在结实选择基础上对欧洲赤松(P. sylvestris)种子园亲本生长性状的遗传表现进行再选择，进而选出更优异的亲本无性系。本研究以最大程度降低环境方差的育种值评估方法对亲本生长性状进行选择，相关实例鲜有报道。按入选育种亲本平均育种值预测，2处育种园入选亲本所繁育的后代其早期性状表现均值将比所有育种亲本所繁育的后代性状均值出现较大程度的提升。

两处育种园虽在亲本群体的容量和种植株行距方面有所差异，但利用各自园区的育种值排序结果，经交叉验证，这些亲本cx836、cx837、cx840、cx845、cx851、cx856、cx859和cx877值得关注。