红皮云杉是我国东北森林生态系统顶级群落建群种和重要用材及生态树种。项目组经20多年持续攻关,在种质资源收集评价、二代种子园营建、优良家系遗传评价选育、良种规模化繁育、建筑材和纸浆材培育等方面取得重大突破,构建了以种质创新为基础的红皮云杉遗传改良体系,实现良种化,为我国红皮云杉及其近缘种高效优质持续改良创造了条件。
主要创新点:1.建成国内面积最大、资源最丰富的红皮云杉种质资源库,解析了群体遗传结构。收集红皮云杉、沙地云杉、嫩江云杉、鱼鳞云杉等资源2178份,完成6个云杉种质资源库营建,面积1000亩。全基因组水平上解析了红皮云杉谱系历史,发现红皮云杉蒙克山群体是红皮云杉、白杄及鱼鳞云杉的三向天然杂种。揭示了云杉属种间花粉形态特征及种间系统关系,红皮云杉和嫩江云杉表型和基因水平存在显著差异。
2.选育出红皮云杉及其近缘种的优良种源和优良家系。系统揭示了红皮云杉及近缘种间、种源间和家系间重要性状遗传变异规律,家系与环境互作效应显著影响生长性状,年平均气温和无霜期是影响基因型与环境互作效应的主要素。采用 BLUP估算育种值和独立淘汰法选出 6个优良家系,其中J085、W010、W039家系获得良种审定, 材积遗传增益提高 50% 以上。
3.突破了云杉良种规模化生产和业应用的技术瓶颈。改建红皮及其近缘种母树林 12237亩;研发了红皮云杉群团式设计种子园和育营建技术,新建红皮云杉初级种子园、1.5代种子园、2代种子园总计 1545亩。攻克了红皮云杉体细胞胚诱导植株再生方法,创新性提出了干化促进体胚萌发方法,阐明云杉干化促进萌发的分子调控机制。突破了红皮云杉高砧嫁接、扦插育苗技术,解决规模化繁殖技术难题。
4.提出了红皮云杉不同材种商品林的定向培育技术体系。针对红皮云杉建筑材和纸浆材培育目标,提出了建筑材和纸浆材工艺成熟林的径级分类、材性和蓄积量指标,20年生时主要材性指标达到纸浆材要求,确定了红皮云杉建筑材和纸浆材人工林经营密度管理表和定向培育标准表。
本项目使红皮云杉率先进入家系林业阶段,推动了良种规模化生产,为推行家系林业、良种基地建设和定向培育奠定了坚实基础,是我国红皮云杉及其他云杉属树种改良的样板。获奖励4项,成果5项,良种5个,专利3件,标准6项,育苗2100万株,推广26万亩,新增产值5.05亿元。共论文发表30篇,其中SCI收录10篇,EI收录3篇。