论文部分内容阅读
四川桤木(Alnus cremastogyne Burk.)是分布于四川、重庆等西南地区重要的乡土树种,具有喜光、喜湿、耐干旱瘠薄等特点,在当地林业经济和生态文明建设中占有重要地位。研究桤木群体遗传变异的特点,以及优良亲本遗传距离与杂交配合力的关系,对于制定桤木遗传改良策略、选配杂交亲本组合等具有重要意义。本论文采用表型性状标记、SSR分子标记等手段,以14个种源的桤木优树群体为研究对象,对四川桤木优树群体遗传多样性以及育种群体构建等进行了研究。主要研究结果如下:(1)桤木树干、叶片和果序等形态性状在群体间和群体内个体间均存在显著差异。其中,树干通直度在群体间差别较大,群体内树干通直度变化也存在显著差异;叶片各形态性状变异系数14%～32%,多样性指数均达到1.50以上;PCA分析表明,冕宁、泸定和盐亭种源叶片性状与其它群体明显不同,而沐川、平武以及美姑和冕宁种源的果序性状则与其它群体存在差异。桤木群体的木材平均气干密度为0.4878g/cm3,变异系数为9.52%,其中以盐亭、宣汉和剑阁种源的平均气干密度最高;形态性状遗传多样性指标与地理因子间存在一定的相关性,其中叶片长、叶片宽和叶面积与海拔呈显著负相关,果序宽与海拔存在极显著的正相关,果柄长与海拔存在显著的负相关,而木材气干密度与海拔存在中等的负相关。(2)对桤木顶芽、雄花、雌花、当年生叶、形成层组织5类材料进行了转录组测序,经Trinity组装后,共获得184,689条unigene;其中5.08%～27.21%的unigene比对到了NR、uniprot-swissprot、GO、KOG、KEGG等数据库;共发掘 61,568 个SSR位点,分布在44,828条unigene上,发生频率为24.27%。在获得的SSR位点中以单核苷酸重复的位点数量最多,达到28,961个,占全部SSR位点的47.04%;二核苷酸重复的SSR位点次之,为13,617个,占全部SSR位点的22.12%。随机选择30个位点进行了引物筛选,获得了可用于桤木群体遗传多样性分析的8对多态性较好的SSR引物。大部分的unigene没有注释信息,GO、NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG数据库分别注释了 16.81%、13.88%、11.73%、5.08%、27.21%的 unigene;差异表达基因分析表明,雌花发育早期与幼叶发育早期的基因表达模式相似,雌雄花之间差异表达基因数量最多。(3)桤木优树种源具有较高水平的遗传多样性,地理种源间存在一定的遗传分化。选择25对多态性较高的桤木SSR引物进行遗传多样性分析表明,桤木优树种源的平均等位基因数5.83、有效等位基因数3.37、期望杂合度0.63、观察杂合度0.739,表明桤木优树种源有中等偏上水平的遗传多样性,且桤木各种源遗传多样性存在一定差异,其中以凉山州种源(包括美姑、冕宁)的SSR遗传多样性水平最高。14个桤木种源的遗传分化系数为0.021,同分子方差分析结果相一致,说明种源间遗传分化较低,变异主要存在于种源内;种源间基因流达到11.114,表明桤木种源之间存在较频繁的基因流动,从而消弱了种源间的遗传分化。14个种源可聚类为3个遗传群体,具有一定程度的地理分布特征,且在海拔梯度上表现更显著。(4)桤木亲本遗传距离与杂种后代地径生长存在显著相关,可以根据桤木SSR遗传距离构建育种群体。采用不同种源优树亲本的全双列杂交试验表明,不同杂交组合之间坚果性状以及苗高、地径等生长性状差异均达到了极显著水平,基于SSR分子标记分析证明地径生长特殊配合力与SSR遗传距离存在显著正相关,表明可以根据桤木SSR遗传距离选配杂交亲本组合,从而获得生长表现更为突出的杂交后代。进而通过14个种源的175株优树SSR遗传距离测算,以遗传距离平均值加2.5倍标准差为标准,构建了由3 1株优树组成的潜在高地径生长配合力育种群体。