栗类杂交F1代幼林期农艺性状遗传变异及杂种优势分析

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:young200909
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为探索栗属杂交子代幼林期农艺性状遗传变异规律及杂种优势,并为栗属植物亲本选配、分子标记辅助育种及下一步开展早期选择的指标筛选及机理研究奠定基础。本论文以9个板栗、锥栗种内种间杂交组合235份杂交子代及其亲本为研究对象,通过对其生长、枝条及叶片等幼林期主要农艺性状的观测及SSR分子标记试验,并结合多种统计学分析方法,分析杂交子代幼林期农艺性状遗传变异规律及杂种优势;探索杂交亲本及子代相关遗传参数与杂种优势间的关系,揭示杂交群体遗传多样性、遗传结构及亲缘关系等,并筛选与农艺性状紧密关联的分子标记。研究主要结论如下:(1)栗属不同杂交组合子代幼林期农艺性状存在显著差异,平均变异系数范围为4.40%~29.02%,变异程度较大,可为进一步筛选优良子代提供丰富的遗传材料。频度分布显示,F1代多为中绿或黄绿色叶片,且73%以上的子代叶片为披针形,63%以上的子代枝条为黄褐色、具圆形皮孔,60%以上的子代休眠芽为赤(红)褐色、三角形。相关性分析表明,树高、地径2个生长性状,叶长、叶宽等5个叶表型性状,叶绿素a等3个光合生理性状相互间均存在极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)正相关性。(2)杂交子代农艺性状杂种优势也存在明显差异,中亲优势率为-27.16%~90.53%。其中,树高、地径等5个生长、枝条性状均表现出明显的中亲优势;而叶宽、叶厚等9个叶表型性状中亲优势多为负值,且F1代叶宽及叶尖角表现出明显的衰退现象。各性状中,树高、叶厚、叶干重及比叶重的遗传力均达0.36以上,遗传传递力也均在100%以上,受环境影响相对较小,遗传稳定性较高,可作为栗属杂交子代早期选择优先考虑指标。各组合中,种间杂交组合‘魁栗’×YLZ 15号、‘魁栗’בYLZ 1号’子代相比其他锥栗种内杂交组合生长发育更为优良,遗传稳定性也更高;且其在叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量及类胡萝卜素含量4个光合生理性状上表现出明显的杂种优势。(3)SSR分子标记遗传多样性结果与农艺性状遗传变异分析相一致。栗属杂交F1代存在丰富的遗传多样性,基因遗传多样性(Hs)为0.4942~0.6098,Shannon’s多样性指数(I)范围0.8816~1.1317。遗传分化系数(Fst=0.1482)和分子方差(AMOVA)分析均显示,杂交子代组合内变异是其遗传变异的主要来源。PCA散点图以及群体结构图分析表明,杂交F1代个体间表现出一定的遗传相似性,但也存在着较大的遗传分离。(4)一元线性回归分析结果显示,亲本遗传距离、子代遗传多样性及杂种优势(Hm或Hb)三者相互间均不具有显著(P<0.05)的线性关系,拟合度R2≤0.3894。而子代观测杂合度(Ho)与叶形指数中亲优势存在极显著(P<0.01)的正线性相关关系(R2=0.704),与节间距、叶缘齿数中亲优势分别存在极显著(R2=0.645)、显著(R2=0.469)的负线性相关关系。(5)农艺性状与SSR标记关联分析表明,在GLM模型中,存在28个SSR标记与树高、地径、冠径等24个性状呈极显著(P<0.01)关联,解释率范围为4.65%~24.02%。而在MLM模型中,仅存在26个SSR标记与树高、地径、冠幅等23个性状呈极显著关联,解释率范围为5.04%~24.02%。综合MLM模型关联分析结果,最终确定15个标记与3个生长性状关联,14个标记与3个枝条性状关联,26个标记与17个叶表型及光合生理性状关联;且其中位点Cs CAT7、ICMA010、PRA86均与叶宽等4个叶表型性状有关,而位点ICMA017s与树高等3个生长性状,叶宽等4个叶表型性状均有关。此外,两种模型中均存在同一引物与多个性状或同一性状与多个引物相关联的现象,表明栗属杂交子代基因可能存在一因多效表达或紧密连锁现象。
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