【摘 要】
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杉木(Cunninghamia lanceolate),是我国南方栽培最广、生长快、经济价值高的用材树种。解放后我国林业工作者在杉木育种方面做出了巨大贡献,已成功完成第四代种子园的建设工作,但是杉木育种也出现了只追求速生而忽略了优质的问题。2012年,在湖南小溪国家自然保护区发现一种杉木的变种,心材呈油亮的黑褐色,且心材比重大,耐腐,区别于红心杉(Red-heart wood Chinese fi
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杉木(Cunninghamia lanceolate),是我国南方栽培最广、生长快、经济价值高的用材树种。解放后我国林业工作者在杉木育种方面做出了巨大贡献,已成功完成第四代种子园的建设工作,但是杉木育种也出现了只追求速生而忽略了优质的问题。2012年,在湖南小溪国家自然保护区发现一种杉木的变种,心材呈油亮的黑褐色,且心材比重大,耐腐,区别于红心杉(Red-heart wood Chinese fir),是一种优质天然的杉木种质资源,被称为铁心杉(Black-heart wood Chinese fir)。本研究从铁心杉种质资源的保存与收集、铁心杉种群遗传结构和空间遗传结构、基于SSR标记的核心种质资源构建和优良半同胞子代父本鉴定等几个方面来构建铁心杉育种亲本群体,为今后铁心杉种质资源的保护、开发和利用奠定理论基础。主要研究结果如下:(1)2019年3月,通过人工选择,在天然林中选取35株优良无性系,构建铁心杉种质资源圃,每个无性系嫁接不少于10株,嫁接成活率高达83%;同年10月收集27株铁心杉种子,测定种子活力,最高发芽率达68%。(2)选取15对稳定、多态且特异的SSR引物对湖南铁心杉154份材料进行种群结构和遗传多样性分析。结果显示:15对SSR引物共检测出72个等位基因,每对标记的等位基因数在2~16之间,平均7.07;平均观测杂合度、平均期望杂合度分别为 0.463、0.599;15 对 SSR 标记的 PIC 值在 0.350~0.866 之间,平均 PIC 为 0.599。以地理位置和山头分布将样本划分为6个群体,并进行遗传多样性和遗传结构分析,结果表明:湖南铁心杉在不同亚群体间的遗传差异较小,遗传距离变幅在0.048~0.315之间;遗传分化显示,群体之间的遗传差异仅占总体差异的10%,说明种质资源的差异主要来源于种质内的个体间;NJ聚类分析、PCA主成分分析和STRUCTURE遗传结构分析、Apcluster聚类分析均将供试材料分为两大类群,154份湖南铁心杉种质资源并没有按照地理来源和山头分布进行分组,表明湖南铁心杉具有丰富的遗传多样性;Mantel test检验R2=0.1963,说明铁心杉各个亚群体之间的遗传距离与地理距离之间不具有显著相关性,仅存在19.63%的遗传变异与地理距离相关,而剩余80.37%的遗传变异由其他人为或者自然因素所导致而成。(3)选取JZW1作为铁心杉精细空间遗传结构的对象,发现铁心杉空间遗传结构Sp=0.00376,样地内铁心杉种子传播的距离在7.32~121.35m之间,花粉传播的距离在48.78~195.12m之间。种子传播的平均距离为48.98m,花粉传播的平均距离为110.57m。(4)基于SSR分子标记,3种遗传距离、2种取样策略及1种聚类方法、R语言Genetic subsetter包进行核心种质构建比较分析,最后采取“SM遗传距离+UPGMA聚类法多次聚类+位点优先取样”对154份湖南铁心杉木种质资源进行核心种质构建,获得30份核心种质,占总数的19.48%;核心种质保留了初始种质的全部等位基因且各个遗传参数的t检验结果表明核心种质能够较好的代表初始种质。(5)收集10株优良母本种子播种育苗,构建半同胞子代幼苗,筛选优株,利用SSR标记和CERVUS软件进行父本鉴定,组建优良杂交亲本组合。结果显示:50个子代在403个疑似父本中共鉴定出42个父本,其中TXS-14的繁殖贡献率最高为6%,TXS-20、TXS-201、TXS-204、TXS-399、TXS-5 的繁殖贡献率次之,为 4%,其余均为2%,共筛选出高配合力亲本50对。(6)通过铁心杉种质资源圃的构建、种群遗传结构和空间遗传的分析、基于SSR标记的核心种质构建和父本鉴定,完成了铁心杉育种亲本群体的构建,为今后铁心杉异地保存和保护及有效开发利用提供技术支撑。
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