麻栎群体内变异性和优良家系、无性系选择研究

论文摘要

本研究以山东省优良乡土树种麻栎为对象,开展了群体内变异规律、优良家系、优良无性系选择研究,以期为麻栎遗传改良提供理论依据,并为林业生态建设和优质用材林营造提供良种。对山东麻栎主要分布点进行了全面调查,选择有代表性的泰山麻栎群体,进行了生长、形质、种子等指标的分析,探讨了麻栎群体内变异规律,并在山东农业大学林学试验站进行了家系子代苗期变异性观测和优良家系选育研究。在泰山林场、药乡林场、五莲山、昆嵛山、崂山和费县林场等6个地点,选择林相整齐、没有遭受逆向干扰的麻栎人工林,采用5株优势木法进行优树选择,并在山东农业大学林学试验站开展了优良无性系选育研究;经过对生长、形质、生理指标等较为系统的研究和多性状综合评判,初步探明了麻栎群体内变异规律,初选出一批麻栎优良家系和无性系。主要研究结果如下:1麻栎群体变异研究麻栎群体内单株间的生长和形质性状指标间存在着丰富的变异。生长指标的变异系数均较大分布于27.45%～93.95%,各指标变异系数大小为材积>树高>冠幅>胸径。形质性状的变异系数分布为30.07%～35.77%,各指标变异系数大小为干形>分枝>枝下高。叶片表型性状变异较大,各表型性状的变异系数从大到小依次为叶鲜重>叶面积>叶宽>叶长宽比>叶长,群体内单株间的叶表型性状差异均达到极显著水平。种子性状变异系数为25.14%,单株间种子性状的表型差异均达到极显著水平。2麻栎家系选择研究家系间苗高和地径变异系数较大。家系间地径的变异系数为12.34,呈极显著性差异。苗高变异系数为18.03%,方差分析达显著性差异。叶片性状中叶柄长的变异系数最大为20.48%,其次为叶宽、叶长和叶长/叶宽。家系之间,播种苗生物量变异系数较大。其中叶干重其变异系数最大,方差分析呈显著性;枝干重变异系数均为32.61%,方差分析均不显著。对51个家系的综合评价得出,家系15、28、42和47号具有优良的生长特性,苗高、地径和地上生物量相对较大,其苗高超出家系平均苗高59.63%,地径超出46%。其次35、14、20和26也较优良,均可以考虑作为优良家系。3麻栎无性系选择研究(1)生长性状18个无性系生长性状间存在显著变异。1～3年生麻栎无性系各性状的表型变异系数值在9.64%～52.58%之间,遗传变异系数值在10.4%～40.19%之间。各性状无性系重复力为0.373～0.804,单株重复力为0.105～0.492,达到中等重复力水平。生长性状和形质性状不同指标间的相关性差异较大。干形与树高、地径和材积的呈现一般的正相关性,分枝数量与3个生长指标的表型、遗传和环境相关系数没有明显规律,呈较弱的正或负相关。通径分析得出树高、地径、高径比、干形和分枝数量5个指标组成的控制系统对单木材积的多元决定系数为0.9336。形质性状各年龄间的相关性相对生长性状均较大。(2)光合生理麻栎光合生理各指标间的变异与重复力差异性较大。净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度和水分利用效率在不同无性系间差异极显著,气孔导度差异不显著。各指标无性系重复力为0.725～0.894,单株重复力为0.270～0.512。净光合速率的重复力最小,水分利用效率最大。麻栎光合作用各指标间的相关性存在差异。净光合速率与蒸腾速率的表型和遗传正相关紧密;净光合速率、蒸腾速率与气孔导度的遗传和环境正相关性紧密;水分利用效率与净光合速率存在紧密的表型和遗传正相关性,与蒸腾速率呈一定的负相关性;细胞间隙CO2浓度与气孔导度呈一定的正相关性,与净光合速率和蒸腾速率均呈一定负相关性。树高、地径和材积等生长性状与净光合速率和蒸腾速率均呈负相关。(3)抗旱性叶片相对含水量随着土壤干旱胁迫的加重,各无性系的相对含水量均逐渐下降,水分饱和亏则均逐渐增大。在轻度干旱时,13号最小,抗旱性相对较大;中度干旱胁迫下,7号RWC最小;重度干旱胁迫下,11号RWC最小。叶片失水曲线呈现较为一致的规律性。超氧物歧化酶(Superoxide dismutaee,简称SOD)活性以4、11和13号随土壤干旱胁迫的加剧先增大后下降,其余的10个无性系随土壤干旱胁迫的加剧SOD活性一直下降。可溶性糖含量的变化规律不一。随着干旱胁迫的加剧,1号和17号的可溶性糖的含量上升,具有较强的抗旱性。随干旱胁迫的加深,各无性系叶片水势变化趋势不同,呈现先降后增、递增及先增后降的趋势。无性系7、5、8、11和13号的土壤水势相对较高,具有较强的抗旱性。光合速率先降低后增大。轻度和中度干旱胁迫下,7号的蒸腾速率明显较低,抗性较强。重度干旱胁迫下,3、17和8号的蒸腾速率相对较小,抗性相对较强。轻度干旱胁迫下,光合速率和蒸腾速率、叶片水势和可溶性糖含量均达极显著性正相关,叶片水势与SOD呈先显著性负相关。中度干旱胁迫下,土壤水势和蒸腾速率间呈极显著性负相关。重度干旱胁迫下,光合与蒸腾速率呈显著性负相关,土壤水势与水分饱和亏呈显著性正相关。麻栎无性系7、5、13、15和11号具有较强的耐旱能力,可以作为干旱山区多点造林试验的参试材料,进行多点、长期优良无性系选择研究。4优良无性系经综合评判得出,生长和形质优良的无性系为2、4、15、17、3和10号,其中2、4、15、17号无性系不仅具有优良的生长和形质特性,而且有强度的耐旱性,分别定名TM2、TM4、TM15、TM17,用于营造无性系测定林试验,进一步观察其后期性状表现,最终筛选出生长、形质和抗旱优良的无性系,为干旱山区生态公益林和用材林建设提供良种。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究的目的意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 树木种内变异性研究
• 1.2.2 家系选择研究
• 1.2.3 无性系选育研究
• 1.3 研究目标与技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 试验区概况
• 2.1.1 自然概况
• 2.1.2 林分概况
• 2.1.2.1 群体内变异性调查的林分
• 2.1.2.2 家系的来源
• 2.1.2.3 无性系的来源
• 2.1.2.4 家系子代和无性系初选试验地
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 家系选择设计
• 2.2.2 无性系选择设计
• 2.2.2.1 无性系试验林设计
• 2.2.2.2 无性系生理研究设计
• 2.3 测试指标与方法
• 2.3.1 生长、形质性状调查方法
• 2.3.2 光合特性、蒸腾特性及水分利用效率测定方法
• 2.3.3 叶片相对含水量、叶片水分饱和亏缺测定方法
• 2.3.4 叶片保水力测定方法
• 2.3.5 酶活性测定方法
• 2.3.6 可溶性糖含量的测定方法
• 2.4 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 麻栎群体内变异性研究
• 3.1.1 生长、形质性状分析
• 3.1.2 叶片性状分析
• 3.1.3 种子性状分析
• 3.1.4 变异规律分析
• 3.1.5 小结
• 3.2 优良家系选择
• 3.2.1 不同家系表型差异性分析
• 3.2.2 遗传变异规律分析
• 3.2.3 优良家系选择
• 3.2.4 小结
• 3.3 优良无性系选择研究
• 3.3.1 生长性状分析
• 3.3.1.1 生长和形质性状的差异分析
• 3.3.1.2 生长性状遗传变异分析
• 3.3.1.3 生长性状间相关分析
• 3.3.1.4 无性系年龄间相关分析
• 3.3.2 光合生理特性分析
• 3.3.2.1 光合生理特性的差异性分析
• 3.3.2.2 光合生理特性的遗传分析
• 3.3.2.3 生长特性与光合特性相关分析
• 3.3.3 不同无性系对抗干旱胁迫的抗性
• 3.3.3.1 干旱胁迫对不同无性系叶片含水量与水分饱和亏缺的影响
• 3.3.3.2 不同无性系叶片保水力分析
• 3.3.3.3 干旱胁迫对不同无性系保护性酶活性的影响
• 3.3.3.4 不同无性系干旱胁迫下渗透调节能力分析
• 3.3.3.5 干旱胁迫下不同无性系土壤水势和叶片水势的相关性
• 3.3.3.6 干旱胁迫下不同无性系的光合特性
• 3.3.3.7 干旱胁迫下不同无性系的叶片蒸腾作用
• 3.3.3.8 干旱胁迫下不同无性系生理特性的相关性分析
• 3.3.3.9 麻栎无性系抗旱生理特性综合评价
• 3.3.4 麻栎无性系综合评判
• 3.3.5 小结
• 4 讨论
• 4.1 林木群体内丰富的变异性
• 4.2 麻栎家系和无性系选择研究的途径和方法
• 4.3 树种抗旱性评价的指标体系
• 5 结论
• 5.1 麻栎群体内变异
• 5.2 麻栎家系选择
• 5.3 麻栎无性系选择
• 5.3.1 生长性状
• 5.3.2 光合生理特性
• 5.3.3 抗旱性
• 5.4 多指标综合评价
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况