欧洲黑杨(Populus nigra L.)优质核心种质库构建研究

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欧洲黑杨(Populus nigra L.)是黑杨派树种的原始种之一,广泛分布于欧亚大陆,中国仅新疆有少量天然分布。欧洲黑杨是世界主栽杨树品种的重要基因供体,欧洲黑杨种质资源收集、保存和评价对我国杨树遗传改良具有重要作用。但因林木树体高大,生长期长,种质资源保存费力、费财、费时。优质核心种质库构建可在保证资源遗传多样性的同时兼顾到优良性状,更高效、经济的实现优质资源的保存和利用。本研究在159份欧洲黑杨种质资源的材性、养分利用率、水分利用率、生长及其育种值等13个性状评价的基础上,采用6种聚类方法、3种抽样方法和5种抽样比例开展欧洲黑杨核心种质库最佳抽样策略研究。结合欧洲黑杨资源13种表型性状评价结果,以表型均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率为表型遗传多样性评价参数,以SSR分子标记的Shannon’s信息指数、有效等位基因数和Nei’s遗传多样性系数等指标为遗传多样性评价参数,采用表型选优的抽样方法构建了欧洲黑杨优质核心种质库。本研究的主要目的是探索欧洲黑杨种质资源构建的抽样策略,构建欧洲黑杨优质核心种质库,能有效的保存优质欧洲黑杨种质资源,为今后的杨树杂交育种提供材料,为杨树种质资源收集保存和利用提供理论依据。论文主要研究结果如下:(1)构建欧洲黑杨核心种质最佳的抽样策略是优先抽样法、最长距离聚类法和22.6%的抽样比例,并用此方法构建欧洲黑杨核心种质库。欧洲黑杨核心种质包含了36个欧洲黑杨无性系,占原群体的22.6%。与原群体相比,均值和方差不存在差异,极差符合率和变异系数变化率分为98.65%和98.03%;欧洲黑杨核心种质库的平均有效等位基因数、平均Nei’s遗传多样性系数和平均Shannon’s信息指数分别为6.3676、0.7831和1.9066,与原群体之间没有显著差异,保持了原群体的遗传多样性。(2)采用13种表型选优的抽样方法构建出包含48个欧洲黑杨无性系的优质核心种质库,其构建过程中的表型值评价表明,当抽样群体比例达到21.4%以上即能满足构建核心种质要求,而只有抽样群体比例达到30.2%以上分子遗传多样性才能满足构建核心种质要求。最终,确定的欧洲黑杨优质核心种质库包含有48份种质资源,占原群体的30.2%;与原群体相比,均值和方差不存在差异,极差符合率和变异系数变化率分为97.07%和89.72%;欧洲黑杨优质核心种质库的平均有效等位基因数、平均Nei’s遗传多样性系数和平均Shannon’s信息指数分别为6.3945、0.7843和1.9285,分子遗传多样性评价结果是该优质核心种质保持了原群体的遗传多样性。(3)两个欧洲黑杨核心种质库比较可以看出,在表型评价时,普通核心种质与优质核心种质之间无显著性差异;分子遗传多样性分析比较,两个群体的Nei’s遗传多样性系数均高于原群体;优质核心种质的Shannon’s信息指数略高于普通核心种质,普通核心种质的有效等位基因数略高;总体上两者在分子遗传多样性方面差异不大。欧洲黑杨优质核心种质库不仅保留了欧洲黑杨种质资源的遗传多样性,而且其中的种质在生长、材性等育种重要目标性状方面表现优良,大大提高了后续育种利用的效率、准确性和可预见性。
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