古巴加勒比松遗传资源研究

摘要

加勒比松(Pinus caribaea)被认为是生长最快的松树，在世界热带地区广泛栽培。我国从20世纪60年代就开始陆续引种加勒比松，到20世纪90年代，通过国际合作，中国林科院获得了古巴加勒比松(P.caribaea var.caribaea)全分布区的16个种源220个自由授粉家系的种子，并分别于1995年和1999年应用多群体育种策略在广东江门大沙林场和狮山林场建立了古巴加勒比松全分布区的复合实生育种种子园。
　　本文主要从群体遗传学和数量遗传学两方面对古巴加勒比松遗传资源进行研究，旨在了解古巴加勒比松的遗传背景、生长情况和材性特点，为制定古巴加勒比松遗传资源保存和育种策略提供理论依据。
　　本研究采用荧光多重SSR分子标记技术分析了古巴加勒比松3个古巴天然群体、1个青年岛采伐林、1个古巴大陆母树林、巴西的种子园以及我国引种到广东大沙林场的种源/子代测定林群体，研究其在遗传结构和变异模式以及群体基因多样性方面的变化。
　　遗传多样性和变异与遗传关系和分化的分析结果都显示，我国引种栽培群体与天然林相近，说明采用古巴加勒比松全分布区的种子营造的种源/子代测定林没有减少遗传多样性，证明了多群体育种策略符合古巴加勒比松遗传资源保存的要求。种子园、母树林和采伐林的遗传多样性都比天然林低，其中母树林的遗传变异最小，种子园居中，采伐林的遗传变异最大，且采伐林与其他群体的遗传关系较远，其原因可能是采伐林所在的地理位置和采伐对遗传多样性的影响。7个古巴加勒比松群体的遗传分化程度较小，总变异主要源于群体内的遗传变异，群体间总的基因流较高，表明古巴加勒比松不存在显著的遗传漂移。
　　交配系统分析了2个天然群体、2个经营管理群体和1个引种驯化群体，除青年岛采伐林群体以外，其它群体的多位点异交率均小于1.0，各群体的自交率分别是天然林13.25％，母树林11.00%，种子园23.00%。多位点异交率与单位点异交率的差值，显示了古巴加勒比松各群体都存在自交和近交。5个群体的近交系数F为-0.008，与0很接近，说明古巴加勒比松自由交配，近交发生概率不高，主要以异交为主。种子园的近交固定系数Fe最大，说明种子园的子代来源于近交的概率大，可能存在近交衰退。
　　本文于2009年对广东狮山林场的全分布区古巴加勒比松种源/家系子代测定林的生长性状和木材性状进行了测定，10年古巴加勒比松平均树高7.31m，胸径14.21cm，材积0.059 m3，基本密度0.4820 g/m3，管胞长2.467 mm，管胞宽39.563μm，管胞壁厚8.857μm，灰分0.395%，综纤维素69.935%，a-纤维素41.82%，木质素29.75%，1%NaOH抽出物15.45%。
　　方差分析结果显示古巴加勒比松种源间树高、胸径和干形的差异较大，最好的种源是来自巴西的遗传改良群体(93067)和古巴种子园群体(94105)，最好的种源(93067)比最差的种源(94109)胸径大46.22%，树高大22.41%。聚类分析也证明这两个最好种源遗传距离较近。古巴加勒比松的生长情况与原产地的地理位置相关程度高，说明种植古巴加勒比松时应选择与其原产地地理位置相似的地区。国内生长情况好的古巴加勒比松家系大都来自于巴西的遗传改良群体和古巴种子园群体，且经过遗传改良的种子引种到中国后，生长表现一般优于未经改良的种源。方差分析结果显示家系内树高、胸径和干形的差异很大。方差分析估算遗传力得出：胸径遗传力大于树高遗传力，且在不同水平都表现出种源遗传力最大，其后是家系遗传力、单株遗传力，表明在选择强度相等的情况下，首先应进行种源选择，以获得较大的遗传增益，其次进行家系选择，而单株选择获得的遗传增益最小。
　　本研究对古巴加勒比松木材密度、管胞形态和化学成分进行了测定，GLM方差分析结果表明，种源间木材密度、管胞长、管胞宽和胞壁厚的差异显著，来自古巴天然林(94097)和(94098)种源的木材性质最好。管胞长和宽都随着树龄的增长而增长，3-8年是生长最快期，而胞壁厚未见随着树龄显著增长。相关性分析显示管胞形态与木材基本密度成正相关，基本密度和Pilodyn测定值成极显著负相关，表明可用Pilodyn测定值衡量木材密度。基本密度的遗传力大于 Pilodyn值的遗传力，Pilodyn值、管胞宽和胞壁厚的种源遗传力大于单株遗传力；而木材密度和生长性状呈负相关，表明选择时，先确定想要获得的是哪个方面的遗传增益，针对不同的目的，再进行选择；或者考虑多个方面的因素进行选择。
　　根据试验结果，本文认为古巴加勒比松的保存应以异地保存为主，在建立试验林的同时可以另外建立基因保存库，作为遗传资源的储备用于长期育种。多群体育种策略较适合我国古巴加勒比松第一代育种和遗传资源保存，另外还需要种子保存，收集圃和无性繁殖材料保存等方法来进行古巴加勒比松遗传资源的异地保存。
　　近年来，杂种湿加松(湿地松x加勒比松)在广东和广西地区受欢迎程度高，但人们不愿意投资开展亲本树种加勒比松及其杂交育种的研究开发，导致我国自产的良种少。目前，南方种植的杂交松大部分为澳大利亚F2代种子。为了摆脱长期依赖进口种子，达到自给自足，满足国内市场对加勒比松和杂交松良种需求，应尽早制定长期育种策略，并开展加勒比松和杂交松的遗传改良研究，开发加勒比松及其杂交种的无性繁殖技术。

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表目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目的和主要研究内容

1.3 研究技术路线

第二章 古巴加勒比松的群体结构及遗传多样性

2.1 试验材料和方法

2.2 结果和分析

2.3 讨论

第三章 古巴加勒比松交配系统

3.1 试验材料和方法

3.2 数据处理及统计分析方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

第四章 古巴加勒比松生长性状的遗传变异

4.1 试验地概况

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

第五章 古巴加勒比松材性性状的遗传变异

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

第六章 古巴加勒比松遗传资源保存策略

6.1 遗传资源现状

6.2 遗传资源评价

6.3 保存策略

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢