几种松树杂交选育及其遗传分析

摘要

本研究以南方湿地松、火炬松为母本，以加勒比松三个种（变种）为父本，开展了杂交试验、杂种分子鉴别和杂种生长、干形和基本密度的配合力分析及早期选择研究。为了减少试验分析误差，试验中以单株(个)数据为单元，充分利用原始数据信息，利用SAS软件和ASReml软件线性模型，开发出以松树EST序列为基础的功能基因标记，用于杂种鉴别和优良单株筛选，主要研究及研究结果如下：
　　一、以母本湿地松和火炬松半同胞家系测定为基础，以遗传力、遗传增益、配合力和育种值为指标，对母本遗传背景进行分析，筛选出优良家系作为杂交选育首选的亲本材料。
　　研究结果显示，湿地松和火炬松半同胞家系生长性状的家系遗传力在0.3000~0.6000之间，为中等-偏低遗传水平，而单株遗传力在0.1000-0.3000之间，其中湿地松树高的单株遗传力较高；而遗传增益分析进一步显示，火炬松家系选择比湿地松家系选择效果要好。
　　二、以火炬松×加勒比松F1代群体为研究对象，从数十万松树PGI数据中筛选出13个与赤霉酸代谢有关的EST序列，并设计了这13条序列的EST引物对，从中筛选出4对引物作为F1代检测的较好的标记。
　　4对引物PCR分析显示，在2个亲本和39个子代中共扩增出1170个多态性位点，其中杂种F1代扩增出的位点数中有54.79％与父本相同，52.31%与母本相同，有24.79%的特异性位点既不属于父本、也不属于母本；4个引物检测的30个等位基因位点中有7个与苗高有显著或极显著相关，利用这7个位点联合选择可以选择到生长表现较优的单株，为早期选择提供了较好的分子标记。由此表明，母本（火炬松）和父本（加勒比松）杂交能够获得双亲遗传物质新的杂种，同时可能产生染色体的特异性变异。
　　三、以杂种球果、种子和幼苗为研究对象，研究其变异特性。
　　研究结果表明，火炬松×加勒比松以及湿地松×加勒比松杂种的千粒重平均值均比对应的母本轻。而一年生苗高平均值显示，杂种苗高均高于对应母本，显示杂种苗期生长优势。杂种及其对应母本的方差、标准差、极差、变异系数及平均值显示杂种的所有性状的离散参数均比对应母本大，由此说明杂交可创造出比母本更大的遗传变异，为遗传选择提供了更大空间。
　　四、以测交模型为主，研究了湿地松×加勒比松、火炬松×加勒比松部分生长和材性指标的遗传力和配合力。
　　湿地松×加勒比松配合力分析显示，母本湿地松的一般配合力效应显著；遗传力分析显示，母本湿地松基本密度和干形遗传力较高，而父本加勒比松生长量的遗传力较高。表型和遗传相关分析显示，湿地松×加勒比松杂种基本密度与生长呈极显著负相关，其遗传负相关也很大，不利于基本密度和生长性状的同步改良，而基本密度与通直度和分枝大小可同步改良。
　　火炬松×加勒比松研究显示，生长性状母本单株遗传力与父本单株遗传力处于中、低水平。基本密度主要表现为母本遗传，而通直度表现为父本遗传力大于母本遗传力。性状相关分析表明，生长性状和基本密度之间存在较高的遗传负相关和显著的表型负相关，同步改良有难度；而生长性状和通直度以及侧枝大小之间可以同步改良，只是侧枝大小受环境影响较大，可以通过栽培措施获得同步改良效果。侧枝和通直度表型之间表现为正相关，可以同步改良。亲本配合力高低与亲本的来源及变种属性有关，选择优良亲本可以增加获得更高的杂种特殊配合力的几率。基本密度由于特殊配合力效应显著，因此虽然和生长性状负相关，可以利用特殊配合力选择生长和基本密度均较好的杂交组合，但几率较低。
　　五、研究得出Pilodyn方法评估杂交松基本密度的回归方程。研究显示，湿地松×加勒比松Pilodyn测定值与基本密度之间呈显著负相关，由此说明，利用Pilodyn探测值估测湿地松×加勒比松家系可行，为便捷测量基本密度提供了依据；利用同样的方法建立了火炬松×加勒比松Pilodyn测定值与基本密度之间的回归方程，回归关系极显著。由此可知，利用Pilodyn探测值估测火炬松×加勒比松家系同样便捷可行。
　　六、研究显示可以通过早期选择获得较高的遗传增益，选择年份越高，选择效果越好，但是没有到决选树龄。火炬松×加勒比松材积的年度间遗传相关较显著，从实验中遗传相关系数和表型相关系数得知，材积选择有效，但也不到决选树龄。
　　通过单株模型对火炬松×加勒比松杂种及其母本半同胞家系多年多点试验综合分析显示，其杂交组合的树高和地径的特殊配合力效应值较高。父本加勒比松洪都拉斯变种整体表现比巴哈马变种好，并且在树高和地径两个性状上表现比较一致。母本火炬松沿海的优选种源无性系一般配合力较好，与加勒比松杂交时的特殊配合力也较好，根据一般配合力和特殊配合力值可以为营建种子园以及其它生产群体提供科学依据。

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表目录

图目录

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究目标和主要研究内容

1.3 研究技术路线

第二章 母本遗传测定及选择

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结

第三章 基于松树EST序列分子标记建立及种间杂种鉴定

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.2 小结

第四章 杂种种实特性及苗期生长差异

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 小结

第五章 湿地松×加勒比松生长性状遗传和配合力分析

5.1 试验材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 小结

第六章 Pilodyn 方法评估杂交松人工林立木的基本密度

6.1 试验材料与方法

6.2 结果与分析

6.3 小结

第七章 火炬松×加勒比松生长、干形和基本密度遗传和配合力分析

7.1 材料与方法

7.2 结果与分析

7.3 小结

第八章 杂交松生长性状早晚相关及早期选择

8.1 材料与方法

8.2 结果与分析

8.3 小结

第九章 杂种F1代在浙北和皖南的生长差异及其早期评选

9.1 材料与方法

9.2 结果与分析

9.3 小结

第十章 结论与讨论

10.1 本文主要结论

10.2 讨论

10.3 展望

参考文献

附录A 文中主要SAS程序清单

附录B 文中主要ASReml程序清单

附录C 文中主要缩写及编号规则

附录D 试验部分亲本编号及遗传背景介绍

在读期间的学术研究

致谢