柚木种质资源遗传变异和优良无性系早期选择的研究

发布时间：2017-08-02 10:01

  本文关键词：柚木种质资源遗传变异和优良无性系早期选择的研究

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【摘要】：柚木是世界名贵的用材树种,素有“万木之王”的美称,具有生长快、材质优良、易加工、用途广和投资回报率高等特点,研究和推广柚木种植具有很好的社会效益、经济效益和生态效益。本研究从表型、生理到DNA水平,系统研究了柚木种源和无性系遗传变异、遗传结构和亲缘关系;开展了柚木无性系大田多省多点测定,同时开展了柚木无性系苗期光合生理特征及其与生长表型的相关性研究,还开展了柚木无性系苗期耐寒生理指标分析,通过早期评价与选择,筛选出了一批速生、耐寒的柚木优良无性系。本研究具有重要的科学意义和应用价值。主要研究结果如下:(1)28个柚木种源间的多样性信息指数PIC值为0.394~0.811,平均为0.56;无偏基因多样性Hz为0.4692~0.8523,平均为0.6612,说明柚木种源内具有丰富的遗传变异。柚木遗传杂合度是印度种源缅甸种源泰国种源老挝种源。印度种源的He、Ho和NA的平均值分别为0.8056、0.7114和10.2。研究发现一些国内次生种源(21、26和24号种源)的遗传变异高于部分天然种源的遗传变异,这些种源可在遗传变异保存和育种利用中发挥作用。柚木天然种源84.760%的遗传变异存在于种源内个体间,4.654%的遗传变异存在于种源间,剩下的10.586%的遗传变异存在于4个天然分布国之间。加强柚木天然群体中优树的收集,可有效的保存柚木的遗传变异并利于今后育种。柚木天然种源间基因流Nm=1.458较高,遗传分化系数Fst=0.146属中度,说明柚木种源间存在较大的遗传分化。遗传距离矩阵和聚类分析显示了不同柚木种源间的遗传关系。Mantel检测发现柚木18个天然种源间地理距离和遗传距离存在很好的相关性(R=0.7355,P0.001),说明本研究中对10个国内次生种源地理来源的鉴定具有很好的参考价值,它们应该最初引自泰国的5、6、7号种源或是它们相邻的群体。(2)基于荧光d UTP和自动化测序仪直接进行SSR分型的技术方法适合柚木无性系的鉴定。采用了15对柚木SSR引物标记,每个位点的多态性信息指数(PIC)为0.4855~0.8929,平均为0.7687;可以把26个无性系区分开来,建立了26个柚木无性系的指纹图谱。15个位点共检测出了160个等位片段,每个位点检测到的等位片段数(NA)为4~17,平均为10.67;26个柚木无性系的观测杂合度(Ho)为0.3333~1.0000,平均为0.6567,说明参试无性系群体具有丰富的遗传变异。聚类分析显示,印度无性系和缅甸无性系互相区分开来,符合地理来源信息,鉴定出无性系108和3078-5很可能来自印度种源,无性系8301可能来自缅甸种源。(3)在广州8月,柚木不同无性系气体交换参数、叶绿素荧光参数和生长指标都有丰富的遗传变异,苗期生长好的柚木无性系有7029、7122、7559、71-5和7219,初步选出7029、7219、71-5、7122和7412为净光合速率高的无性系,选出印度种源3070、3074和3071为净光合速率高的种源。净光合速率、PSII实际量子产量(Yield)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)和气孔导度(Gs)是评价柚木基因资源光合效率的重要指标。(4)在广州,6月柚木净光合速率(Pn)的日变化为单峰曲线,峰值(9.826μmol·m-2·s-1)出现在上午11:00点;8月和10月净光合速率的日变化则为双峰曲线,出现“午休”现象,第一高峰均出现在上午9:00点,分别为8.317和11.915μmol·m-2·s-1,8月第二小高峰出现在15:00-16:00点之间,10月第二小高峰出现在13:00。不同月份(季节)的柚木净光合速率大小排序为10月6月8月。影响柚木光合作用的生态因子主要是光合有效辐射,二者存在极显著正相关;其次是温度,6月和8月中午高温对柚木的光合作用有极显著的抑制作用。(5)柚木无性系苗期低温胁迫后相对电导率(EC)、游离脯氨酸(FPRO)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定研究结果表明,除了SOD活性在6℃处理24h后不同柚木无性系间没有显著差异外,不同柚木无性系间3个生理指标在处理前后都达到显著或极显著差异。低温处理后,柚木无性系相对电导率和游离脯氨酸含量基本呈上升趋势,SOD活性则有的无性系先上升后下降,有的无性系先下降后上升。耐寒柚木无性系通过增加游离脯氨酸和SOD活性来调节提高自身的耐寒性,综合评定耐寒性强的柚木无性系有7559、7531、Z408和7509。(6)柚木无性系3.5年生树高、胸径、单株材积及其与地点间互作都呈极显著差异。除了定安点柚木无性系树高的变异系数较小(0.092),定安点胸径的变异系数和景谷点树高、胸径的变异系数都较大(0.118-0.167),定安点和景谷点3.5a生单株材积的变异系数则分别达到0.327和0.305,说明在速生性方面柚木选择育种的空间较大。定安点柚木无性系树高的重复力h2=0.873,胸径的重复力h2=0.852;景谷点柚木无性系树高的重复力h2=0.851,胸径的重复力h2=0.773。定安点和景谷点3.5a生单株材积的重复力分别为0.863和0.784。综合大田生长和耐寒性调查与生理研究可知,既速生又耐寒的柚木无性系有7509、7514、Z408、7559和7029,参试柚木缅甸种源无性系耐寒性优于印度种源。针对不同生态立地区域,适宜海南定安地区的速生柚木无性系依次是3078-5、7029、7514和7559,适宜云南景谷地区的速生柚木无性系依次是7029、Z408、7509、7559和8301,选择后二者材积的遗传增益分别达到40.26%和34.57%。适宜贵州罗甸地区既速生又耐寒的柚木无性系有7514、7509和Z408,适宜广西博白地区既速生又耐寒的柚木无性系有7514、7509、Z408、7559和7029。
【关键词】：柚木 种质资源 遗传变异 优良无性系 早期选择
【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】：S792.99
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-18
• 第一章 绪论18-32
• 1.1 引言18-29
• 1.1.1 研究背景19-22
• 1.1.2 国内外研究现状及评述22-29
• 1.2 研究目标和主要研究内容29-31
• 1.2.1 关键的科学问题与研究目标29-30
• 1.2.2 主要研究内容30-31
• 1.3 研究技术路线31-32
• 第二章 柚木种源遗传变异和亲缘关系32-53
• 2.1 试验材料与研究方法32-40
• 2.1.1 试验材料32-36
• 2.1.2 试验方法36-39
• 2.1.3 数据分析39-40
• 2.2 结果与分析40-51
• 2.2.1 柚木天然种源和次生种源遗传变异40-43
• 2.2.2 柚木天然种源间遗传结构和遗传分化43-45
• 2.2.3 柚木种源间（包括天然种源和次生种源）遗传关系45-51
• 2.3 小结51-53
• 第三章 柚木无性系遗传变异和亲缘关系53-66
• 3.1 研究材料与研究方法53-56
• 3.1.1 试验材料53-56
• 3.1.2 试验方法56
• 3.1.3 数据分析56
• 3.2 结果与分析56-65
• 3.2.1 柚木无性系SSR多态性56-59
• 3.2.2 柚木无性系SSR分型59
• 3.2.3 柚木无性系间亲缘关系59-65
• 3.3 小结65-66
• 第四章 柚木无性系苗期生长和光合生理特征的研究66-85
• 4.1 研究材料与方法67-69
• 4.1.1 柚木无性系光合生理特征与生长的关系67-68
• 4.1.2 柚木无性系光合作用的日季节变化及其影响因子68-69
• 4.2 结果与分析69-83
• 4.2.1 柚木无性系光合生理特征与生长的关系69-78
• 4.2.2 柚木无性系光合作用的日季节变化及其影响因子78-83
• 4.3 小结83-85
• 第五章 柚木无性系苗期耐寒生理评价与选择85-96
• 5.1 研究材料与方法85-87
• 5.1.1 研究材料85
• 5.1.2 研究方法85-86
• 5.1.3 数据分析86-87
• 5.2 结果与分析87-95
• 5.2.1 低温胁迫后柚木无性系的生长情况观察87
• 5.2.2 低温胁迫后柚木无性系叶片生理指标的响应87-94
• 5.2.3 柚木无性系耐寒性的综合评定94-95
• 5.3 小结95-96
• 第六章 柚木无性系区域试验与早期选择96-109
• 6.1 研究材料与方法96-100
• 6.1.1 参试材料96-97
• 6.1.2 试验点概况97-99
• 6.1.3 试验设计99
• 6.1.4 观测调查99
• 6.1.5 数据统计99-100
• 6.2 结果与分析100-108
• 6.2.1 柚木速生优良无性系早期选择100-105
• 6.2.2 柚木耐寒优良无性系早期选择105-108
• 6.3 小结108-109
• 第七章 结论与讨论109-124
• 7.1 结论109-112
• 7.2 讨论112-121
• 7.2.1 柚木种源遗传变异、遗传结构和亲缘关系112-114
• 7.2.2 柚木无性系遗传变异和亲缘关系114-115
• 7.2.3 柚木光合生理特征及其速生优良无性系选择115-117
• 7.2.4 柚木无性系光合作用的日季节变化及其影响因子117-119
• 7.2.5 柚木耐寒评价及其耐寒优良无性系选择119-121
• 7.3 展望121-124
• 参考文献124-132
• 附录132-135
• 在读期间的学术研究135-137
• 致谢137-138

【参考文献】

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1 姜小文,张秋明,易干军,霍合强,周碧容;四季柚的光合特性研究[J];湖南农业大学学报(自然科学版);2003年05期

2 邝炳朝,郑淑珍;我国柚木的遗传改良[J];林业科学研究;1991年02期

3 张卫华;张方秋;张守攻;徐大平;陈祖旭;黄烈健;;3种相思幼苗抗旱性研究[J];林业科学研究;2005年06期

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本文编号：608690