旱柳种质资源遗传多样性评价与利用特性研究

发布时间：2018-02-26 16:25

本文关键词： 旱柳表型多样性遗传多样性耐盐性制浆特性热值分析　出处：《山东农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：旱柳(Salix matsudana),属杨柳科柳属乔木树种,是优良的纸浆材树种和生物质能源料树种,也是盐碱地造林绿化的优良树种。由于旱柳生态适应性强,分布广泛,加之长期自然授粉和天然下种更新,导致旱柳种内存在丰富的遗传变异。然而,国内外迄今针对旱柳的遗传多样性、抗逆性和利用特性缺乏必要研究。本文以国内搜集的222份旱柳种质所建立的无性系为试材,根据表型性状观测结果和AFLP分子标记,对我国旱柳的种内遗传多样性进行了分析研究。在此基础上,进一步开展了耐盐性、制浆特性和热值分析,以期为盐碱地耐盐造林绿化和纸浆材、生物质能原料林优良无性系选育奠定基础。研究结果如下:1.旱柳种内存在丰富的质量性状变异:(1)由旱柳种质建立的无性系,其叶上下表面均无被毛或极少被毛,少数无性系下表面被白色或近透明细绒毛;(2)叶缘均为细锯齿状,叶形均为披针形或宽披针形,叶着生方式均为互生;(3)不同无性系之间,主干及小枝形态和颜色等性状差异较大,主干颜色以绿色和灰绿色为主,小枝颜色黄绿至红褐色;(4)主干形态多为直立或稍弯,偶见较强扭曲的无性系;(5)小枝多为上弯,鲜有下垂和直伸形态。2.旱柳种内存在着丰富的表型数量性状变异:(1)各无性系叶长9.25cm-18.64cm(CV2.44%-17.28%),叶宽0.95cm-4.08cm(CV3.02%-20.12%),叶面积6.354cm2-42.03cm2(CV4.36%-33.15%),无性系之间差异极显著(P0.0001);(2)树高1.18m-5.8m(CV2.41%-31.20%),地径0.9cm-4.2cm(CV7.43%-42.16%),无性系之间差异极显著(P0.0001);(3)相对极差分析表明,旱柳无性系的叶长、叶宽、叶面积、树高、地径的相对极差分别为56.62%、32.01%、42.51%、57.41%、23.25%,说明叶长、叶宽、叶面积、树高、地径的极端差异分别有43.38%、67.99%、57.49%、42.59%、76.75%来源于无性系间;(4)表型分化系数分析表明,旱柳的各性状的变异主要来源于无性系间的差异,旱柳无性系的叶长、叶宽、叶面积、树高、地径的表型分化系数分别为89.28%、96.32%、93.44%、95.12%、89.76%,说明无性系间的差异是旱柳各性状分化的主要来源。3.按照地理分布均一性原则,从222个旱柳种质无性系中筛选90个无性系进行AFLP分子标记,结果表明:(1)利用7对引物共检测到896个位点,其中多态位点890个,多态性百分率为99.3%,引物的多态百分比为98.11%-100%,说明旱柳DNA具有极高的多态性,在分子水平上具有极为广泛的变异;(2)Nei’s遗传多样度H为0.2322,Shannon信息指数I为0.3746;利用UPGMA进行聚类分析并经Decenter检验,聚类结果良好(r=0.84856)。4.根据表型及分子标记观测数据,尝试建立旱柳核心种质,取样规模为5%、10%、15%、20%,核心种质的性状保留比例可分别达到96.92%、95.38%、93.85%、92.31%,极差符合率分别为93.33%、93.33%、87.52%、76.47%,均值符合率分别为98.86%、98.37%、95.32%、85.31%,表型频率方差分别为90.67%、87.87%、89.44%、88.63%;各项评价指标均显示,尝试建立旱柳核心种质的设计可行,扩大旱柳种质的取样范围及数量,可建立更有价值的旱柳核心种质,预计核心种质的取样范围在15%为最佳。5.对90个旱柳无性系的数量性状进行加权综合评价,从中选择41、48、52、55、59、65、70、97、103、104、106、111、127、142、147、174、196等18个旱柳无性系实施盐胁迫处理,当年扦插苗主干基径0.85cm-1.9cm,各无性系生长状况由高到低排序为557014211154651064841591471271969717410352104。取生长量较大的前9个无性系进一步分析其盐分胁迫下的保护酶活性和细胞膜透性,结果表明,盐分胁迫30d后各无性系SOD1.23-4.63U·mg~（-1）、POD0.04-0.25U·mg~（-1）,无性系间差异显著(P0.05),CAT、MDA和细胞电解质相对电导率差异不显著。隶属函数综合评价表明,9个无性系耐盐能力111554865106704154142。6.进一步分析上述9个旱柳无性系的纤维形态、制浆特性和热值,结果表明:(1)制浆化学组分的综纤维素含量73.3%-76.14%硝酸乙醇纤维素含量40.77%-47.45%、酸不溶木素含量18.46%-20.69%、聚戊糖含量20.93%-24.55%、冷水抽提物含量4.875%-6.825%、热水抽提物含量7.72%-9.15%、1%NaOH抽出物含量25.72%-27.28%、苯醇抽出物2.23%-4.22%,纤维长度0.553mm-0.797mm、纤维宽度25μm-31.07μm、纤维长宽比20.2-25.7,卷曲指数0.031-0.039,扭结指数0.198-0.364,每mm长度扭结数0.102-0.198,扭结角度3.59-5.41,平均扭结角度4.32,细小纤维含量12.78%-22.338%;经层次分析法综合评价,参试无性系的得分均高于p172,无性系排序为11110655657048p172;(2)干重热值26.96kJ·g~（-1）-31.716kJ·g~（-1）,灰分含量0.38%-0.7%,去灰分热值27.14kJ·g~（-1）-31.92kJ·g~（-1）,热值比较10655p172704865111。
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【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S792.12

【参考文献】