落叶松是我国东北地区的主要建筑和纸浆材树种，也是退耕还林以及防护林工程的主要树种。落叶松生长性状的改良有几十年的历史，落叶松杂种优势已为很多资料报道，选出了一批遗传增益高的家系。但由于不同地区环境条件差别较大，再加上基因与环境互作的影响，单个地点的结论很难大规模推广应用；杂种落叶松后代存在分化，种子园营建与经营管理不规范，部分种子园结实量较低；有性繁殖后代存在变异问题，扦插等无性繁殖生根率又低，一些优良性状难以稳定遗传。针对科研生产中存在的这些问题，东北林业大学落叶松研究团队围绕杂种落叶松区域化试验、遗传稳定性分析、种子园营建技术标准、体细胞诱导等技术进行深入系统的研究，很多关键技术取得突破，并获得一批优良家系，构建了杂种落叶松遗传改良、良种繁育一体化技术支撑体系，为落叶松良种化水平提高打下了坚实基础。

一、开拓杂种优势利用新途径并提出落叶松杂种分子鉴别技术

摸清了杂种落叶松遗传稳定性规律，提出杂种落叶松F₂代可持续利用的观点，开拓了杂种优势利用新途径并提出落叶松杂种分子鉴别技术。8年生时15个日5×兴9分株平均高超过小北湖47%，超过长种混18%，杂种优势为9.6%；14年生15个F₂代家系平均树高生长量超过长白落叶松小北湖优良种源28.1%，超过长白落叶松种子园混合种子7.8%，杂种优势为7.1%。虽然14年生的增产效果同8年生时相比有减缓趋势，但仍具有较大的杂种优势。14年生F2代组合间（10个处理）、组合内（15个处理）高生长存在一定的遗传分离，5个F₂代组合的平均变异系数为17.3%，比F₁代增加5.8%。F₂代组合的树高、胸径、材积遗传力在0.8以上，属强度遗传，其遗传增益分别为12.6%、16.5%和33.0%，说明杂种F₂代仍可利用。

二、开展落叶松图谱构建并进行生长等数量性状定位

以210个RAPD多态性引物对日本落叶松×兴安落叶松及其145个F₁代个体进行扩增，共获得581个多态性位点，构建了日本落叶松和兴安落叶松的分子标记连锁图。通过标记位点与性状间的关联分析，获得与生长和材性性状相关的 24个QTLs。

三、杂种落叶松体细胞诱导技术获得突破

从日5×长77-3和日5×兴9两个家系诱导出胚性愈伤组织，确定诱导胚性愈伤组织最佳外殖体为未成熟胚，维持、增殖培养基为改良的S和BM培养基。筛选出适宜的体细胞胚分化培养基。通过体细胞胚发生和器官发生途径建立了适合于寒温带重要用材树种杂种落叶松的无性繁殖体系，研究成果为落叶松优良无性系规模化繁殖、种质资源保存等方面奠定了坚实的理论基础。

四、提出了适合杂种落叶松基因型与环境互作分析的方法并选出稳定性好的家系

采用Eberhart和Russell、George C.C.Tai、AMMI、Shukla模型和秩次分析法等5种方法分析6年生8个地点21个杂种落叶松处理高生长状况，综合评价各处理的稳定性。秩次分析法和Shukla模型是适合于杂种落叶松幼龄期稳定性的评价方法。

五、深入进行杂种落叶松家系多性状综合选择技术研究并选出优质高产家系

以纸浆材培育为目标对杂种落叶松10个处理23个生长和材性性状进行了遗传变异分析、相关分析、综合指数评价与选择，摸索出家系间材性性状的遗传变异规律。选出适合作纸浆林培育的家系为兴7×日77-2、日5×长77-3和日3×兴9。入选率为30%时各性状家系遗传增益为：材积34.7%，综纤维素含量7.5%，晚材壁腔比11.0%，晚材胞壁率6.2%，管胞长宽比4.5%，晚材微纤丝角3.2%，管胞比量0.3%。杂种落叶松纸浆材育种程序应以材积生长性状改良为主，兼顾对材质性状的改良。

六、成果及推广应用

基于课题成果制定了黑龙江省标准《落叶松种子园技术标准》（DB23/T958-2005），青山1号、青山2号、青山3号、青山4号落叶松家系通过国家林业管理部门审认定，2个落叶松家系获得黑龙江省良种证书，“杂种落叶松优良家系选育与扩繁技术”2013年获得黑龙江省科技进步二等奖，“杂种落叶松优良家系培育与应用”被国家林业管理部门列入“2017年重点推广林业科技成果100项”。

目前，研究成果已在黑龙江、吉林、辽宁等地推广应用175.5公顷试验示范林，由于优良家系速生优质而额外带来20%左右的木材增益。内蒙古牙克石管理局、赤峰市、河北林业科学院、中国林科院等单位利用项目材料或技术营建一批试验示范林。该项技术与材料可在黑龙江及我国北方大部地区推广应用，市场竞争优势明显，应用前景广阔。通过成果推广，还带动了良种在速生丰产林工程、退耕还林工程、防护林工程中的应用，从而提高了基地供种率与良种使用率。

专家简介

张含国，博士，东北林业大学林学院教授，“林木遗传育种国家重点实验室（东北林业大学）”副主任，中国林学会树木引种驯化专业委员会副主任委员，中国林学会林木育种分会委员，国家林业局林木品种审定委会委员，全国落叶松良种基地技术协作组副组长。以针阔叶树种等树种遗传多样性、杂交育种、种子园经营管理、木材品质改良、转基因育种、基因资源收集保存及利用等为主要研究方向，先后主持参加国家科技支撑（攻关）计划课题、国家863计划课题、国家自科学基金课题、基础工作专项课题等部省级课题20余项，获国家科技进步二等奖1项，省科技进步一等奖1项、二等奖5项，获国家审认定良种4个、省级良种6个，以第一作者或通讯作者发表学术论文80余篇。获“全国生态建设突出贡献奖——林木种苗先进工作者”“黑龙江省青年科技奖”“黑龙江省优秀科技工作者”等荣誉。