红松不同种源生长和材性变异分析及遗传多样性研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feilang166
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红松(Pinus koraiensis)是我国东北地区重要的生态防护树种以及果材兼用树种,其果实可用于食用,木材可用作建筑、制造家具等。近几十年,由于社会经济发展对木材的需求,红松种质资源被大批量采伐,种质资源破坏严重。且红松的生长周期长,良种选育进程缓慢,极大限制红松产业的发展。本研究以黑龙江省哈尔滨市帽儿山红松种源试验林40年生的26个种源红松为材料,对其生长性状、木材性状、含碳量进行测定,初步筛选优良种源;同时,对不同种源红松遗传多样性进行分析,结果如下:(1)为选育生长性状优良的红松材料,以26个40年生不同种源的红松为研究对象,对其树高、胸径、地径等7个生长指标进行测定分析。方差分析结果显示,各性状在种源间、区组间、区组×种源交互作用间差异均达极显著水平(P<0.01)。各性状的表型变异系数为10.45%~33.47%,遗传力为0.640~0.975。相关性分析结果表明树高、胸径、地径、冠幅及材积各性状之间均呈极显著正相关水平。对生长性状进行综合评价,初步筛选出清河种源和大石头种源两个优良种源,入选优良种源在树高、胸径、地径、材积、通直度、分枝角和冠幅的遗传增益分别为14.96%、17.01%、12.52%、35.93%、1.64%、3.00%和18.88%。(2)为选育材质优良的红松材料,以26个种源的红松为试验材料,对其木材密度、纤维素含量、木质素含量等7个木材性状进行测定分析。方差分析结果显示,各性状在种源间的差异,以及部分性状的区组效应均达到极显著水平。各性状的表型变异系数为4.61%~27.13%,遗传力为0.642~0.956。相关性分析结果表明纤维素含量与半纤维素含量呈极显著正相关水平。对木材性状进行综合评价,最终筛选出凉水种源和草河口种源两个材质良好的优良种源,入选种源木材密度、纤维长、纤维宽、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量和灰分含量的遗传增益分别为4.09%、0.69%、0.80%、2.93%、7.61%、-5.65%和18.49%。对生长与木材性状进行相关性分析,结果表明生长性状与木材性状的相关性较弱,因此红松良种选育应对生长性状与木材性状单独考虑。(3)为选育高固碳的红松材料,以26个种源红松为试验材料,对其含碳量、生物量、碳储量进行测定分析。所有种源的含碳量在区组间、种源间、以及区组与种源的交互作用中的差异均达极显著水平。含碳量在所有种源中的表型变异系数为2.20%,遗传力为0.880。含碳量与纤维长、木质素含量等性状呈正相关,生物量与碳储量和部分生长性状呈极显著正相关。最终分别依据含碳量、生物量及碳储量三个指标,初步筛选出汪清种源和临江种源两个含碳量较优良的种源;小北湖种源和亮子河种源两个生物量较优良的种源;小北湖种源和亮子河种源两个碳储量较优良的种源。(4)为探究26个红松种源的遗传多样性情况,本研究基于RNA-seq技术开发11对EST-SSR引物,引物的多态信息含量(PIC)平均值为0.48,具有良好的多态性。利用11对高多态性EST-SSR引物对26个红松种源的遗传多样性进行研究,分子方差分析发现50%的变异发生在种源间。遗传多样性参数显示:Shannon多样性指数平均值为0.39,具有中等程度的遗传多样性。而大石头种源的观察等位基因数、有效等位基因数、期望杂合度、Shannon多样性指数均为最大值,说明大石头种源的遗传多样性较为丰富。种源间的遗传距离为0.010~0.802,种源间的遗传分化系数为0.010~0.847。遗传结构分析显示26个种源被划分为六类,且通过主坐标分析(PCo A)和邻接法分析(NJ)对26个种源聚类的结果与遗传结构分析结果一致。本研究结果可为红松良种选育、遗传改良策略的制定提供理论支撑。
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