柳树优良无性系遗传多样性及其重要性状的关联分析

发布时间：2020-07-07 12:39

【摘要】：柳树是杨柳科(Salicaceae)柳属(Salix)和钻天柳属(Chosenia Nakai)植物的泛称。全世界柳属植物共有520余种,其中我国有257种,122变种和33变型;在自然条件下,柳树很容易发生种间甚至属间的杂交,具有丰富的遗传多样性。柳树既有高达20 m以上的乔木,也有低至15-30 cm的灌木;既可以作为防护林、水土保持林,又可以用作风景林及用材林;特别是具有生物量大的特性,因而可作为重要的生物质能源树种。但目前农林业研究和应用的只有白柳、旱柳和垂柳等10个左右的树种,缺少具有观赏价值高、光合能力强、生物量大等优良特性的品种,因此难以满足柳树现代化生产的需求。传统的杂交育种周期长,效率低。分子标记辅助育种是利用与性状基因紧密连锁的分子标记,对目标性状进行跟踪选择的一种育种技术;特别是在遗传背景复杂、育种周期长的柳树中应用,可加快育种进程,提高育种效率。目前,分子标记技术已成功应用于柳树的分类、品种鉴定和遗传多样性研究等领域,但与柳树性状紧密连锁的分子标记的研究报道较少。本研究以柳树种质资源为研究对象,首先对形态特征、光合特性、生物质特性等表型变异及多样性进行分析,并利用筛选出的26对SSR引物和10对AFLP引物对柳树种质资源进行多位点扫描;然后进行群体结构分析,最后对获得的分子标记与重要形态学性状、光合性状和生物质性状进行关联分析,寻找与形态、光合和生物质性状关联的分子标记。主要结论如下:形态学性状、光合性状和生物质性状等表型在柳树无性系内一致性高,在无性系间变异幅度大,差异显著,具有较强地特异性。对3种光合-光响应曲线模型拟合结果比较,得出直角双曲线修正模型是拟合柳树光响应曲线的最适模型;基于此模型得出的特征参数,将50种无性系分为高光效柳树、低光效柳树、喜光型柳树和耐阴型柳树4类。通过对生长曲线的分析,认为Logistic模型可以用于拟合柳属植物苗期生长曲线;根据曲线的拐点将生长期分为3个阶段,其中,速生期是决定柳树无性系苗高和基径差异的最关键时期。另外,在对不同无性系物候进行主成分分析的基础上,得出50种无性系可分为长生长期物侯型、短生长期物侯型和中间型。利用表型差异显著的4种柳树无性系对文献中选出的SSR、AFLP引物初筛,得到多态性较高的SSR引物26对,AFLP引物10对。将两种分辨率高,重复性好的分子标记相结合来分析遗传多样性,可有效避免单一分子标记方法对研究结果造成的偏差,更准确地反映柳树种质资源的遗传多样性。研究认为这些柳树种质资源的遗传多样性较高,在基因水平上表现出与表型一致的多样性和代表性。同时,群体结构的分析认为这些柳树种质资源没有表现出非常强的群体分化,群体结构较弱。通过关联分析和多重检验,最终得到分子标记与表型的关联组合,其中22个SSR标记与16个形态学性状关联,3个SSR标记与2个光响应参数关联,11个SSR标记与9个生物质性状关联;10个AFLP标记和25个形态学性状存在关联,7个AFLP标记和3个光响应参数存在关联,10个AFLP标记和8个生物质性状存在关联;这些标记可用于优良子代、亲本或无性系的选择及早期优势的发掘。综上所述,本研究从多个方面探明了柳树种质资源的遗传变异和多样性,寻找到与形态、光合和生物质性状关联的分子标记,为柳树复杂的性状解析提供了新的途径,为柳树新品种选育、早期优势发掘和控制优异性状相关基因的克隆提供参考资料和科学的理论依据。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S792.12

【参考文献】