美洲黑杨与大青杨杂种无性系遗传变异研究

论文摘要

杨树是我国和世界有关国家的重要造林树种,也是工业用材林和生态防护林的主要树种,因此对杨树进行遗传改良具有十分重要的意义。本研究以通过人工杂交、苗期选择获得的27个美洲黑杨与大青杨杂种为材料,经过无性繁殖并于2006年在河北平泉建立田间测定林,对其连续5年生长性状、表型性状、光合生理指标进行测定；同时,以无性系1年生扦插苗为材料,对其进行低温胁迫,测定抗寒性生理生化指标。对27个美洲黑杨与大青杨杂种无性系生长性状、表型性状、光合生理以及抗寒性生理指标进行遗传变异分析,采用AFLP分子标记技术绘制无性系指纹图谱。主要结果如下：1.杂种树高、胸径、地径和材积无性系间以及不同年份间差异均极显著P<0.01)。生长各性状变异系数范围为1.57-21.82,无性系重复力均在0.620及以上。进一步对无性系生长性状进行多重比较、相关性以及增长趋势综合分析得出,135、136、141、146、147、153、163、177、181、183、190、191、192、193共14个杂种无性系生长各性状显著大于对照北京杨（P<0.05）。2.杂种冠高等21个表型性状无性系间差异均极显著（P<0.01）,各性状变异系数在3.30-19.17,重复力在0.558-0.989。利用21个表型性状对无性系进行主成分分析,根据累计贡献率大于85%的原则,选留前两个主成分,第一主成分主要表示“冠高、冠幅、侧枝长度和叶面积”的综合因子,第二主成分主要表示“叶缘齿数”的因子,基于此,绘制包括对照在内的28个无性系的二维排序图,28个无性系被分为两组。3.杂种净光合速率等17个光合生理指标无性系间差异均极显著（P<0.01）,各性状变异系数在0.64-10.84,重复力在0.843-0.998,进一步多重比较分析发现,146等7个杂种无性系的P。等14个光合生理指标大于对照北京杨,且差异显著；杂种无性系Pn、Tr、Gs日变化均呈双峰曲线,在10:00和16:00出现高值,且10:00的峰值大于16:00,而Ci日变化呈现“V”形曲线,最低点出现在14:00;光饱和曲线中,杂种无性系Pn随着光强的升高而增大,达到各自的饱和光强后,Pn达到最大并保持基本不变。4.杂种可溶性糖等8个抗寒性生理生化指标5℃低温胁迫72 h前后无性系间差异均极显著（P<0.01）,各指标变异系数在3.05-10.48,重复力在0.738-0.991,各指标值在低温胁迫后均显著升高,分析得出146、147、183、190、191、192和193共7个杂种无性系具有较强的抗寒性。不同温度低温胁迫时,在10℃和5℃低温胁迫24 h后,无性系各生理生化指标值相比对照（25℃）均不同程度升高,当温度降至0℃、-5℃、-10℃以及-15℃时,除MDA外,其余7个抗寒性生理指标逐渐降低；连续5℃低温胁迫过程中,可溶性蛋白、MDA含量及CAT、APX、GR活性在3h后开始逐渐升高,可溶性糖含量及SOD、POD活性在胁迫刚开始时出现小幅降低,随后上升且处于波动状态,之后又逐渐下降。5.采用AFLP标记技术,利用Mse I+2/EcoR I+3引物组合对12个杂种无性系进行分析鉴定。从32对引物组合中筛选出10对扩增条带较多的引物组合,10对引物组合多态性水平为23.5%-41.6%;UPGMA聚类分析结果与12个无性系的系谱关系一致,表明亲本相同的无性系具有较高的相似系数；利用6个引物组合的9条多态性条带绘制了12个无性系的指纹图谱,可以为美洲黑杨与大青杨杂种无性系鉴别以及品种保护提供依据。本研究结果揭示了27个美洲黑杨与大青杨杂种无性系生长性状、表型性状、光合生理以及抗寒性生理生化指标的遗传变异情况,并利用这些性状及指标对杂种无性系进行综合评价,初步筛选出7个生长、表型以及抗性等表现优良的无性系,同时采用AFLP标记技术绘制了包括表现优良无性系在内的12个杂种无性系的指纹图谱,为进一步选择美洲黑杨与大青杨杂种优良无性系以及新品种审定、保护奠定了基础。此外,对不同低温胁迫下美洲黑杨与大青杨杂种的抗寒冻生理生化指标的变化过程进行了研究,为今后杨树乃至林木抗寒冻生理机理研究提供理论参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 杨树杂交育种研究进展
• 1.1.1 育种策略上的转变
• 1.1.2 亲本选择上的转变
• 1.1.3 育种目标上的转变
• 1.1.4 消除杂交不亲合的研究
• 1.1.5 杂种优势研究
• 1.1.6 重视育种资源的研究
• 1.1.7 分子标记辅助育种和遗传图谱构建
• 1.2 杨树生长及表型性状遗传变异分析与选择
• 1.2.1 杨树生长性状遗传变异分析与选择
• 1.2.2 杨树表型性状遗传变异规律分析
• 1.3 光合生理特性研究
• 1.4 抗寒性生理生化研究
• 1.4.1 植物抗寒性生理生化研究
• 1.4.1.1 膜脂成分及膜脂过氧化作用
• 1.4.1.2 植物抗寒性相关抗氧化酶
• 1.4.1.3 渗透调节物质
• 1.4.1.4 内源激素在植物抗寒中的作用
• 1.4.2 杨树抗寒性生理生化研究
• 1.5 分子水平鉴定无性系及指纹图谱的构建
• 1.6 立题依据与技术路线
• 2 美洲黑杨与大青杨杂种无性系生长性状遗传变异分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验地概况
• 2.1.2 试验材料
• 2.1.3 田间试验设计
• 2.1.4 生长性状调查方法
• 2.1.5 统计分析方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 无性系生长性状方差及遗传变异分析
• 2.2.2 无性系生长性状多重比较分析
• 2.2.3 无性系不同年份生长性状相关性分析
• 2.2.4 无性系连续5年生长性状增长趋势分析
• 2.3 小结
• 3 美洲黑杨与大青杨杂种无性系表型性状遗传变异分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验地概况
• 3.1.2 试验材料
• 3.1.3 田间试验设计
• 3.1.4 表型性状调查方法
• 3.1.5 统计分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 无性系表型性状方差及群体统计特征值分析
• 3.2.2 无性系表型性状多重比较分析
• 3.2.3 无性系表型性状主成分分析
• 3.2.4 无性系生长与表型性状相关性分析
• 3.3 小结
• 4 美洲黑杨与大青杨杂种无性系光合生理特性研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验地概况
• 4.1.2 试验材料
• 4.1.3 田间试验设计
• 4.1.4 光合生理指标测定方法
• 4.1.5 统计分析方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 无性系光合生理指标方差及群体统计特征值分析
• 4.2.2 无性系光合生理指标多重比较分析
• 4.2.3 无性系生长性状及光合生理指标相关性分析
• 4.2.4 杂种无性系光合作用日变化进程
• 4.2.5 杂种无性系Pn-光响应曲线
• 4.3 小结
• 5 美洲黑杨与大青杨杂种抗寒性生理生化研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 处理方法
• 5.1.3 可溶性糖及蛋白含量测定
• 5.1.4 丙二醛含量测定
• 5.1.5 抗氧化酶系统测定
• 5.1.6 统计分析方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 无性系抗寒性生理生化指标方差及群体统计特征值分析
• 5.2.2 无性系抗寒性生理生化指标低温胁迫前后多重比较分析
• 5.2.3 不同低温胁迫下杂种无性系抗寒性生理生化指标变化分析
• 5.3 小结
• 6 美洲黑杨与大青杨杂种无性系指纹图谱绘制
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 样品DNA提取纯化
• 6.1.3 酶切和接头连接
• 6.1.4 预扩增
• 6.1.5 选择性扩增
• 6.1.6 电泳及银染
• 6.1.7 统计分析
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 引物筛选
• 6.2.2 聚类分析
• 6.2.3 遗传相似系数分析
• 6.2.4 指纹图谱构建
• 6.3 小结
• 7 结论与讨论
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 讨论
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 硕博期间发表及投稿文章
• 致谢