林木育种与材质改良间的关系

摘 要：文章主要通过对当代林木材质改良和林木育种情况进行综合论述,深入讨论两者针对林业发展的影响及其相关性.

关 键 词 ：林业；材质改良；林木育种；遗传控制机制

中图分类号：S722.3 文献标识码：A

大自然本身便是一个神奇的缔造者,生长在大自然的树木,就针对其基本的生长需要来说,现存树木中木材的材性各项指标分配比例都是无懈可击的,但本着人类利用木材方面出发来看,尚且还有一些不足之处.为了有效弥补人类利用方面木材所表现出的各类不足,从而进一步有效提高树木的功能性状,将可选用的树木范围进一步扩大,因此出现了针对木材材性改良的相关要求.过去以来,一直将木材改良性技术称之为木材改良性工艺学.木材良性工艺学主要指的是通过一系列方法,如化学、机械和物理等方法对伐取得木材进行相应的工艺处理,进而达到弥补天然木材在被人类利用中所表现出的各类不足的目的.随着社会的进步,科学的高速发展,传统方法已经逐渐不能满足现行人类需求,且对木材资源的浪费极大,基因遗传学的发展与加入,使得这一现象得到明显的改进,通过对木材材质进行遗传性改良,即采用生物技术设计出全新的优良基因或对原始进行优化改造.通过改造后新型优良基因遗传与控制,使得培育出的木材材质性能大幅度提升,并逐渐繁衍下去,亘古不变,使得改良效果长久保值.这是一种有效提高木材材质,林木定向培育的基本措施.

1.材质的遗传控制机制和其相关遗传性

作为自然生物界的一种普遍存在现象,遗传和变异代表着一种生物自然规律.变异性是指改变生物性状,而遗传性则是指生物性质保持不变,两者间的矛盾既对立又统一.作为可有效改进木材各项材性功能指标的基本物质,遗传基因独一无二,是每种木材持有的特质.与树木的物理形态（缺陷、树冠特性、树干性状等）同理,木材的大多其他性质,如化学成分组成、细胞形态、木材密度以及花纹等都具有很强的遗传性质,将遗传改良有效加入其中,即可收获喜人的遗传收益.

为有效提升可用木材品质,自1960年以来,这种新型的生物技术改造方法便已经在我国扎根沃土,主要表现为对现行林木群体中人类可利用方面木材品质遗传变异进行有效利用,对育林过程中的生成的木材品质进行目的基因的转移、识别和分离以及遗传调控等多项技术,实施一系列的对木材材质性状的定性遗传机制改进.从木材形成的源头对其所表现出的各项不足进行加强与改进,使得木材品质得以改良,与此同时还可进一步缩减对木材的天然不足指标进行改进而出现的环境压力和功能损耗,对减少环境污染以及节约能源具有积极影响.

2.材质改良与树木育种两者相关性

林木育种的初期诞生目的则是单纯的以林木生长（材积、树高、胸径）和抗逆性（抗寒、抗除草剂、抗虫、抗病）等性状而开展的一门学科.过去的林木育种遗传选育方案主要包括杂交育种、选种育种和引种驯化,值得一提的是杂交育种,此种方案目前在国外已取得喜人的成果,例如相思树、桉树和杨树,以及日本的落叶松和美国南方松等多类树种.

2.1 基因改造工程

针对木材品质进行基因改良工程所表现出的措施为对树木的木质素合成进行控制的一系列基因克隆和分离手段,主要是指针对木材纹理进行控制、木材造纸和造纸过程中产生的相关废水进行科学处理、控制木材比重以及加强木材力学性能等.在针对木材中木质素的相关含量的控制基因转移技术现已成功.以美国为首的多个国家,如日本、匈牙利等国家针对林木育种部门在上面提到的技术中独占鳌头.例如在美国密歇根大学的以姜立泉[1]教授为首的科研小组目前就已经成功实现了针对杨树木素合成酶的多种关键基因的克隆,后经试验证明,将克隆基因转移到其他种类杨树品种进行试验,发现经过基因转化的杨树木素的含量降低幅度达到正常值的50%,生长量进而提高30%左右.与此同时,试验小组还将克隆所得可对木素合成进行控制的基因进一步对落叶松等针叶树进行转化,并加入田间试验.

2.2 杂交育种

指的就是通过生物有性杂交,从而取得一种新型的优良品种,改良木材材性.据不完全统计分析,现存国内外的有关于纸浆木材密度遗传的改良报道中,多数以上均是采用有性杂交育种方案.在国内展开的针对马尾松基因资源项目调查中显示,特别要加强针对基因资源的主要经济性状的报告研究,主要由适应性、材质、形质和生长等方面组成,以此为基础进一步有效开展不同遗传交配设计的新型杂交育种工程,依据不同需求,定向培养,努力培育高产优质的新型优良品种.

2.3 选种育种

在林业育种的组成部分中,选种育种所能带来的遗传收益较高.在通过强度选种的条件下,30a生的火炬松的管胞长度下降或提高0.5mm.因木材的性状不同,因此所带来的林木改良效果也存在着一定的差异,但是在经历一段时间的选种后,可望获得的平均值较预期提高10%,而此种良性改良效果也可持续若干个选择周期.

3.林木育种需加入早期的鉴定选选择

对林木进行遗传改良就是为了找出优良的遗传变异,并进行选择、固定利用,使得单位时间内的遗传收益大幅度提升.基于林木生长周期较长这一特点,在进行林木遗传改良的计划实施过程中,务必结合长期与近期综合2个方面对所要耗费的时间以及单位时间内的增益进行平衡.