杂交和多倍化可导致植物表型的丰富变异,是植物遗传改良的主要途径。其中,利用2n配子杂交的异源多倍化途径,既表现出基因剂量效应带来的倍性优势,又强化了异源配子结合产生的杂种优势,在杨树遗传改良中已取得了极大的成就。然而,由于长期缺乏以同组合多倍体材料构建的试验林,一直以来,对于异源多倍体杨树重要性状的遗传变异规律和遗传效应的解析都以苗期试验为主,不够深入和全面。本研究以前期通过2n雌配子单侧有性多倍化途径获得的‘哲引3号杨’(Populus pseudosimonii×P.nigra‘Zheyin3#’)ב北京杨’(P.×beijingensis)全同胞杂种二倍体和三倍体10 a生种质保存林为材料,对其短枝叶片、生殖发育过程及木材品质等重要性状的变异规律进行了系统研究,并进一步解析了倍性效应、基因型效应和性别对杨树重要性状变异的影响,相关研究为杨树“大群体,强选择”多倍体育种策略提供了实践依据,为进一步开展青黑杨杂交多倍体新品种选育奠定了基础。主要研究结果如下:(1)青黑杨全同胞杂种短枝叶片及气孔性状主要受倍性效应和基因型效应的共同影响,性别效应对性状的影响最小。杂种三倍体的叶片长度、叶片宽度、叶面积、气孔长度和气孔宽度表现出一定的巨大性特征,锯齿数和气孔密度显著小于二倍体。受基因型影响,叶片及气孔性状在无性系之间均存在极显著差异。(2)青黑杨全同胞杂种的雄花序花盘数目变异主要受环境效应的影响,其它花序性状变异受基因型效应的影响最大。杂种三倍体的雌、雄花序长度和雄花序花盘数显著大于二倍体,而其它花序性状在不同倍性之间则无显著差异。受基因型的影响,花序性状在无性系之间存在极显著差异。(3)青黑杨杂种三倍体的花粉母细胞减数分裂过程染色体异常行为变异丰富,存在较高频率的染色体提前分离、落后染色体、染色体桥、微核、纺锤体定向异常及胞质分裂异常等现象,对配子发育产生了严重影响。(4)青黑杨杂种三倍体具有配子高度败育性,但也并非完全不育,并可参与受精。研究发现,杂种三倍体的饱满花粉直径显著大于二倍体,空瘪率较高,花粉萌发率仅为3.01%±0.36,表现出高度败育性;选择部分杂种三倍体与母本授粉回交后发现,平均每个花序仅产生23粒种子,种子萌发率平均为0.53%,明显低于杂种二倍体的回交结果。(5)青黑杨全同胞杂种木材品质性状受倍性效应和基因型效应的影响较大,性别对性状的影响最小。木材基本密度、纤维长度和纤维长宽比在不同倍性之间存在显著差异,而木质素含量和纤维宽度在不同倍性之间的差异未达到显著性水平。无性系之间材性性状均存在极显著差异,无性系重复力均较高,受到较强的遗传控制。