金合欢属树种育种中谱系与来源的重要性：以耳荚相思为例解析多代育种策略优化

针对低投入开放式授粉(OP)育种项目中谱系记录缺失导致的遗传参数估计偏差问题，研究人员以越南耳荚相思(Acacia auriculiformis)育种项目为案例，通过比较包含完整谱系信息的个体树模型与传统家族模型，证实谱系记录可显著提升育种值估计准确性（h2=0.22 vs 0.56），并有效管理近交累积（群体共祖系数Θ=0.002）。该研究为热带树种多代育种提供了关键方法学指导。

　　

在热带地区，金合欢(Acacia)和桉树(Eucalyptus)的开放式授粉(OP)育种项目已持续开展三十余年。这类低投入育种策略虽成本效益高，却面临严峻挑战：随着育种进入多代循环，复杂的亲缘关系网络使得传统分析方法难以准确估计遗传参数。特别是在缺乏分子标记基因分型能力的情况下，育种者往往被迫简化假设——或忽略家族间亲缘关系，或采用统一的近交系数(如ρ=1/2.5)。这种"黑箱操作"可能导致遗传增益预测偏差，更无法应对多代育种中必然出现的近交累积问题。

越南林业科学院与澳大利亚CSIRO的研究团队选择耳荚相思(A. auriculiformis)这一东南亚重要经济树种作为研究对象。该物种在越南的育种计划始于1990年代中期，目前已进入第三代育种循环。研究团队面临的核心矛盾是：一方面，育种群体已演变为包含野生种源、第一代种子园、泰国引进材料等多源基因的"滚动前沿"种群；另一方面，常规分析方法仍沿用第一代育种中的简化模型，将后代简单归类为半同胞(HS)或假定同质性的混合交配系统。这种矛盾在第二代育种试验中尤为突出——当试验材料同时包含来自不同世代种子园的后代时，忽略谱系信息将导致遗传方差的高估（σ_{A2=1.09 vs 0.34）。}

为解决这一问题，研究人员开展了一项开创性的对比研究。他们耗时数百小时重建了跨越三代、涉及15个试验的完整母系谱系，并创新性地将43个祖先种源和种子园花粉云作为遗传组纳入模型。研究选取越南巴维试验站的两个第二代子代试验（Duc Co和O Toi）为分析对象，包含164个OP家系、4326株个体。通过设计四种模型场景——完整谱系模型、纯半同胞模型（t=1）、90%异交含20%全同胞模型（t=0.9, r_p=0.2）和75%异交模型（t=0.75），系统评估了不同假设对遗传参数估计和选择决策的影响。

关键技术方法包括：1) 基于历史记录重建跨越三代的育种谱系；2) 使用个体树模型（animal model）结合逆加性关系矩阵(A^-1)分析；3) 设置遗传组(genetic groups)表征花粉云效应；4) 通过热图可视化亲缘关系矩阵；5) 计算群体共祖系数(Θ)和状态数(N_s)评估遗传多样性。

研究结果揭示多个重要发现。在"遗传参数估计"部分，完整谱系模型给出的加性方差估计(σ_{A2=0.34)与传统模型存在显著差异：半同胞模型高估35%（σA2=0.46），而忽略种源效应的模型偏差达220%。值得注意的是，包含种源效应且假设t=0.9/rp=0.2的模型(iii)与完整谱系最为接近，这为资源有限的项目提供了可行替代方案。}

"亲缘关系可视化"结果令人震撼。热图分析显示，164个家系在完整谱系下形成92个扩展家族群，远高于半同胞假设下的孤立家系模式。祖先贡献分析表明，当前育种群体主要受昆士兰(QLD)种源主导（占遗传贡献54%），但单个母树贡献不超过1%，反映较好的遗传基础保存。

在"育种实践启示"部分，研究设计了两个应用场景。30株无性系种子园(CSO)选择中，完整谱系模型通过共祖系数管理（Θ=0）成功避免选择近交个体，而传统模型选出的30株中9-12株存在曾祖母级亲缘（2θ=0.0625）。更值得警惕的是"淘汰底部20%家系"场景：传统模型会错误保留57-59%本应淘汰的低效家系，这些家系多来自泰国萨凯拉特(Sakaerat)的二次引种。

讨论部分强调了三大创新价值：方法学上，证实将花粉云作为遗传组可部分解决OP育种中父系信息缺失的难题；实践上，提出"育种启动即建档"的操作规范，避免后期追溯的高成本；理论上，首次量化了热带树种多代育种中的种源效应持续性。研究同时指出分子标记的补充价值——通过检测实际交配模式可校正谱系记录错误，但成本效益比仍需权衡。

该研究发表在《Euphytica》具有特殊意义：它不仅为金合欢育种提供了具体解决方案，更建立了一套适用于低投入OP育种项目的分析框架。正如作者David Bush和Christopher E. Harwood强调的，随着育种代次增加，亲缘关系管理的重要性将呈指数上升。研究团队建议：在资源允许时优先采用完整谱系分析；条件受限时，至少应保留种源效应项并采用ρ=1/3的折中参数；对于新建项目，从第一代即系统记录谱系可大幅降低后期分析难度。这些见解对全球200万公顷热带相思人工林的遗传改良具有直接指导价值。