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杨树（Populus）是我国主要造林树种,具有重要的经济和生态价值。当前,大量杨树栽培种已经在不同杨树适生区推广种植,而准确鉴定不同杨树栽培种和解析杨树重要性状遗传与分子基础是杨树生产实践和遗传改良的重要目标。本研究对课题组前期收集的91份国内外杨树栽培种利用SSR（Simple sequence repeat,SSR）构建指纹鉴定图谱并进行倍性检测,从中选取美洲黑杨丹红杨（Populus deltoides‘Danhong’）作为母本,天然种质小叶杨通辽1号杨（Populus simonii‘Tongliao1’）作为父本,通过人工杂交获得派间F1杂交群体,利用全基因组重测序技术开发的SNP（Single nucletiode polymorphism,SNP）标记构建高密度遗传图谱;测定丹红杨×通辽1号杨F1群体叶片、不定根及抗旱性状,进行QTLs定位分析,解析其遗传基础,挖掘目的性状相关联的候选基因。本研究通过对杨树主体栽培种的指纹图谱构建、丹红杨×通辽1号杨高密度遗传图谱构建、重要性状的遗传基础解析,为杨树栽培种的保护和利用提供理论依据,对杨树分子标记辅助育种和重要性状遗传改良具有重要意义。主要结论如下:1.使用18对多态性SSR标记构建91份来自杨属4大派[黑杨派（57）、青杨派（11）、白杨派（5）、胡杨派（2）及派间、派内杂种（16）]的指纹图谱。总计扩增222个多样性等位基因,平均每个标记扩增12.3个多样性等位基因,平均标记多态性信息含量和区分系数值分别为0.706和0.813。5对SSR标记（ORPM＿103、ORPM＿247、GCPM＿1048、GCPM＿1255和LG＿X＿19）筛选为参试栽培种核心引物组合。流式细胞分析发现11个栽培种为三倍体,其中7个栽培种在多个标记位点扩增出3个等位基因,表明SSR标记可以辅助倍性检测。2.以起源于北美洲的美洲黑杨种内杂种丹红杨（母本）和我国天然种质小叶杨优树通辽1号杨（父本）通过人工控制授粉建立F1群体,随机选择500个杂交子代个体,采用全基因组重测序技术开发单核苷酸多态性标记,分别构建母本、父本和整合3张高密度遗传图谱。母本遗传图谱含有3 474个SNP标记,分布于19个连锁群,覆盖遗传距离为2 686.63 c M,标记间平均距离为0.77 c M;父本遗传图谱含有2 831个标记,分布于19个连锁群,覆盖遗传距离为2 388.21 c M,标记间平均距离为0.84 c M;整合图谱包含5 796个SNP标记,分布于19个连锁群,覆盖基因组遗传距离为2 683.80 c M,标记间平均间距为0.46 c M。共线性和热图分析表明遗传图谱构建质量较高。3.测定丹红杨×通辽1号杨亲本及422个F1子代的13个叶面积、叶周长、净光合作用速率等叶片形态和生理性状,亲本间差异显著,F1群体中均为正态分布且同一类型叶片性状间相关性要高于不同类型间性状。定位分析发现调控叶片形态性状的109个QTL位点分布于18个连锁群,55个调控叶片生理性状QTL位点分布于14个连锁群。叶片性状QTL位点区域包含180个候选基因,共表达和GO富集分析证明这些候选基因参与叶片光合作用。定量PCR表明基因CYCLIN（Potri.015G112200）和RED CHLOROPHYLL REDUCTASE（Potri.007G043600）在亲本间显著差异表达,表明这两个基因可能参与调控叶片发育。4.对丹红杨×通辽1号杨亲本及435个F1子代进行水培试验,测定不定根数量、最大根长和叶片数等12个不定根和茎相关表型性状,在F1群体中广泛分离,受到高度遗传调控,性状间显著相关。150个QTLs位点调控不定根性状,表型变异解释率为3.1-6.1%,83个QTLs位点调控茎性状,表型变异解释率为3.1-19.8%。存在25个QTLs一因多效位点和40个QTLs重组热点,其中10个QTLs一因多效位点共同调控不定根和茎生长。对亲本及强弱生根能力各3个基因型个体进行转录组分析,发现1 0172个差异表达基因,其中143个基因是QTL区域重叠基因。K-means聚类和权重基因共表达网络分析表明编码氨基酸膜转运蛋白的基因Pt AAAP19（Potri.004G111400）与不定根性状显著相关,亲本间序列比较分析发现通辽1号杨缺失一段153bp编码区序列,导致其编码蛋白质缺少一个转膜结构域,可能引起不定根生根能力变化。5.在正常水分和中等程度干旱胁迫条件下,测定丹红杨×通辽1号杨146个F1子代的株高、基径、落叶数等5个抗旱性状,在F1群体中呈正态分布,受到不同程度的遗传调控。抗旱性状存在区组与环境间互作效应,其中株高相对生长量和比叶面积具有显著的基因型和不同水分梯度间互作效应。定位分析发现208个QTL位点,在正常水分条件、中等程度干旱胁迫及抗旱系数条件下分别发现92、63和53个QTL位点,有26个共同QTLs位点,182个特异QTLs位点以及2个一因多效位点,初步开发了一个与叶片相对含水量共同QTL位点q DLRWC-LG10-1相关联的抗旱性分子鉴定标记np2841。抗旱性特异QTLs位点区域挖掘出187个候选基因,功能注释分析发现基因Potri.003G171300和Potri.012G123900参与干旱胁迫响应。本文以适生于中国的杨树栽培种及丹红杨×通辽1号杨F1群体为研究对象,构建指纹图谱和高密度遗传图谱、解析重要性状遗传基础和挖掘关键候选基因,为准确区分不同杨树栽培种、解析杨树重要性状的遗传与分子机制奠定了基础,对杨树新品种保护、分子标记辅助育种和遗传改良具有重要的理论意义和应用价值。