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白杨杂交试验与杂种无性系多性状综合评价

赵曦阳  
【摘要】: 杂交育种是杨树新品种培育最重要的手段。本研究以白杨派内不同种及杂种为亲本,通过人工控制授粉,利用组织培养的方法对幼胚进行挽救,获得以毛白杨为母本的杂种群体。同时对先前杂交获得的经苗期试验初选的29个白杨杂种无性系和1个选种无性系(LM50)进行4个地点2-4年树高、胸径测定分析,对这些无性系进行遗传稳定性评价。进一步利用生长性状、光合特性和抗氧化系统对30个白杨杂种无性系进行综合评价。同时采用SSR标记特异性扩增分析的方法构建这些白杨杂种无性系指纹图谱。主要研究结果如下: 1.利用17个亲本材料,选配了19个杂交组合开展白杨派内不同种、杂种的杂交试验。对杂交亲本进行花序长度、宽度测定分析。结果表明不同杨树单株花序长度、宽度存在显著差异。雄株花序长度变化范围为44.40-126.43mm,宽度变化范围为11.29-15.73mm。雌株花序长度变化范围为13.84-25.48mm,宽度变化范围为5.01-7.30mm。从杂交亲和力来看,以银腺杨和毛新杨作母本的杂交组合亲和力较高,获得种子量较大。以毛白杨为母本的杂交组合在幼胚未成熟时果穗容易脱落。利用组织培养方法培育出以毛白杨为母本的6个杂交组合的杂交子代420株。对2年生子代苗高、地径调查分析结果表明不同杂交组合间子代苗高、地径差异显著。苗高平均值为49.67-84.42cm,地径平均值为5.61-10.86mm。相同杂交组合内苗高变异系数为13.66%-45.32%,地径变异系数为13.03%-39.51%,为无性系苗期选择提供了依据。 2.以实验室先前杂交获得的杂种无性系进行苗期试验后,初选出29个苗期优良无性系,另加1个毛白杨选种无性系(LM50),共30个无性系为材试材,采用完全随机区组设计试验。对其4年生幼林的生长性状进行调查分析,结果发现30个白杨杂种无性系树高、胸径和材积在不同地点间、无性系间以及无性系与地点的交互作用间存在极显著差异(P0.01)。4年生树高、胸径和材积的表型变异系数范围为19.84%-69.04%,遗传变异系数范围为14.65%-62.59%。遗传变异系数占表型变异系数比重逐年增大,表明随着植株增长,其变异增大,且这种变异主要由遗传因素引起。白杨杂种无性系树高、胸径和材积的重复力随着树龄的增加而增大,4年生各指标重复力为0.8887-0.9902。白杨杂种无性系树高、胸径和材积年-年相关性分析结果表明1年生胸径与4年生胸径表型相关系数高达0.8075,遗传相关系数达0.8841。3年生胸径和4年生胸径表型相关系数达0.9838,遗传相关系数达0.9979。表型相关和遗传相关可以为无性系选择提供理论依据。对不同地点白杨杂种无性系进行适应性分析结果发现无性系BL28、BL87、BL69、BL101和BL103具有广泛适应性,在4个地点栽培差异不大,其余无性系在不同地点显示出特殊地域适应性。 3.对河北省邯郸市峰峰矿区试验点的30个白杨杂种无性系的17个生长和形态性状进行综合评价,结果表明白杨杂种无性系间17个性状差异达极显著(P0.01)水平。无性系各性状的表型变异系数范围为15.63%-57.50%,遗传变异系数范围为8.99%-52.57%。各指标重复力变化范围为0.7734-0.9849,表明白杨杂种无性系间存在丰富的遗传变异,且变异受强的遗传控制,为无性系筛选提供基础。利用30个白杨杂种无性系的14个性状进行主成分分析,可以把14个性状分成3个主成分,第一主成分是树高、胸径等生物量性状,第二主成分主要包括通直度、节间距等干形性状,第三主成分包括叶片长度、宽度和叶面积等叶片性状。利用主成分评价无性系,BL106、BL107、BL23、BL46、BL78和BL83第一主成分值Y1是正值,且较大,表明这几个无性系树高、地径、胸径、材积、冠幅等生长量较大;无性系BL104、BL106、BL107、BL28、BL69和BL85第二主成分Y2值较大,说明这几个无性系通直度、节间距和分枝度较大;无性系BL106、LM50、BL104、BL107、BL98和BL49第三主成分Y3值较大,表明这些无性系叶片的长度、宽度和叶面积较大。 4.测定30个白杨杂种无性系的光合指标,结果表明无性系Pn、Gs和Tr日变化呈双峰曲线,Ci日变化曲线呈先下降后上升的趋势。Pn-Par响应曲线和Pn-Ca响应曲线均呈S形,光饱和点lsp处于1396.55-1469.86μmol·m-2·s-1之间,光补偿点lcp处于33.08-81.17μmol.m-2.s-1之间。二氧化碳饱和点csp处于974.03-1080.50μmol.mol-1间,二氧化碳补偿点ccp处于74.03-93.35μmol.mol-1之间。30个白杨杂种无性系间瞬时光合指标呈显著差异(P0.01)水平,平均Pn、Gs、Ci和Tr分别为19.82μmol.m-2.s-1,0.37mo1.m-2·s-1,263.68μmol·mol-1和4.38 mol·m-2.s-1。光合指标Pn、Gs、Tr与树高、胸径均达显著正相关水平,表明光合指标对无性系生长有很大影响。 5.通过对白杨杂种无性系不同月份叶绿素含量、MDA含量、POD活性和SOD活性动态变化规律研究发现,白杨杂种无性系叶绿素含量平均值呈现“低-高-低”的变化趋势。丙二醛(MDA)含量平均值处于一直上升状态,而过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先上升后下降的趋势。相关性分析表明POD、SOD、叶绿素含量与生物量显著正相关,MDA含量与生物量显著负相关。利用聚类分析,对无性系预抗性进行评价,把30个白杨杂种无性系分为3类,第一类酶活力最高,预抗性最强,在受到胁迫时受伤害最小,第二类无性系预抗性较强,第三类无性系预抗性最差,在遭遇胁迫时最容易受到伤害。 6.利用16对SSR引物对30个白杨杂种无性系进行特异性扩增,共获得40条DNA特异性条带,每对引物扩增的DNA谱带数目处于2-6条间,平均2.5条谱带,扩增的DNA带大小在100-600bp之间。30个白杨杂种无性系之间遗传距离变化范围在0.0864-0.2716,平均遗传距离为0.1436。利用DNA谱带进行无性系指纹图谱的构建,发现白杨杂种无性系间亲缘关系较近,可以用多对引物组合来实现无性系的区分。 本研究利用生物量、干形、光合指标、抗氧化系统对白杨杂种无性系综合评价,同时利用SSR分子标记对无性系进行指纹图谱构建,为优良无性系选择提供理论依据,具有重要的理论意义和应用价值。


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